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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université A. MIRA BEJAIA Faculté de Technologie Département de Génie des Procédés Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire Présenté par Dr. HAMOUR Noura

Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

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Page 1: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université A. MIRA – BEJAIA

Faculté de Technologie

Département de Génie des Procédés

Hygiène et sécurité dans le Génie

Alimentaire

Présenté par

Dr. HAMOUR Noura

Page 2: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

PREAMBULE

Le présent polycopié constitue un support pédagogique d’une grande importance, destiné aux

étudiants de master en Génie des Procédés Alimentaire ainsi que ceux en master en Biologie.

Il pourra aussi être consulté avantageusement par ceux qui ressentent le besoin de mettre à jour

leurs connaissances dans ce domaine.

Pour une meilleur compréhension de cours, les étudiants doivent avoir des prérequis concernant

la connaissance aux différents aspects fondamentaux et appliqués de la microbiologie et les

différentes normes et règlementation afin de permettre à l’étudiant de répondre aux besoin des

différents secteurs de la recherche, de santé et de l’environnement. .

Dans ce contexte, le cours est simplifiés et structurés en six chapitres : le premier chapitre

concerne les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène et la sécurité des denrées

alimentaires concernant la présence des dangers liés aux aliments au moment de leur

consommation (ingestion par le consommateur). Dans le second chapitre est abordé, les

traitements physiques et chimiques de stabilisation des aliments. Le troisième chapitre est

consacré aux biotechnologies et microbiologie industrielle. Le quatrième chapitre aborde les

problèmes microbiologiques et bonnes pratiques hygiéniques dans la filière fruit et légume.

Dans le cinquième chapitre vise à connaitre les principales opérations technologiques dans les

industries agro-alimentaires. Et dans le dernier chapitre donne une aperçue sur les différents

types micro-organismes pathogènes et microbiologie des aliments.

Objectifs de l’enseignement

Maitriser les notions de risque, de danger et de sécurité sanitaire des aliments ;

Comprendre l’évolution, la diversité des micro-organismes pathogènes, micro-

organisme nuisibles et la relation avec leur environnement et leur pouvoir de répondre

aux besoins de l’homme lorsqu’ils sont bénéfiques ou de contrôler lorsqu’ils sont

nuisibles ;

Connaitre les principaux paramètres d’action sur la croissance, l’activité et la survie des

micro-organismes au cours du cycle de vie d’un produit alimentaire ;

Acquérir et approfondir les connaissances dans le domaine de biotechnologie et

microbiologie industrielle ;

Comprendre les principales méthodes biologique et leur utilisations ;

Maitriser les différentes opérations technologique afin d’assurer la bonne production

des produits alimentaire ;

Page 3: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Appréhender les concepts et démarches de la microbiologie moderne dans toute son

extension et utilisable dans le domaine de l’agro-alimentaire.

Page 4: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Sommaire PREAMBULE

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

I. Maîtrise de l’Hygiène en Industrie Agro-Alimentaire (IAA) 01

I.1 Définition 01

I.1.1 La sécurité des aliments 01

I.1.2 La salubrité des aliments 01

I.2 Guide de Bonnes Pratiques d’Hygiène (GBPH) 01

I.3 Système HACCP 02

I.3.1 Les principes du HACCP 02

I.4 Principes généraux d’hygiène alimentaire 03

I.4.1 Production primaire 03

I.4.2 Établissements : conception et installations 04

I.4.3 Maîtrise des opérations 05

I.4.4 Établissement : entretien et assainissement 05

I.4.5 Établissement : hygiène corporelle 06

I.4.6 Transport 06

I.4.7 Informations sur les produits et vigilance des consommateurs 06

I.4.8 Formation 06

II. Les bases théoriques du nettoyage et désinfection 07

II.1 Nettoyage 07

II.1.1 Définition 07

II.1.2 Méthodes de nettoyage 07

II.1.3 Paramètres de nettoyage 08

II.1.4 Mécanisme du nettoyage 08

II.2 Désinfection 09

II.2.1 Définition 09

II.2.2 Choix d’un désinfectant dans l'industrie agro-alimentaire 10

II.3 Le contrôle du nettoyage et de la désinfection dans l'industrie agro-alimentaire 11

II.3.1 Les contrôles de surface 11

II.3.2 Les contrôles d'air ambiant 12

II.3.3 Autre méthodes de contrôle 12

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques de stabilisation des aliments

I. Facteurs influençant la destruction microbienne 13

I.1. Nature et état du micro-organisme 13

I.2 Nature de l'agent antimicrobien 13

I.3 Rôle de l'environnement 14

II. Principaux traitements de stabilisation 14

II.1 Traitements physiques de stabilisation 14

II.1 Température 14

II.1.2 La stabilisation en atmosphère contrôlée 19

II.1.3 L'ionisation ou la radiation ionisante 20

II.2 Traitements chimiques de stabilisation 21

Page 5: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

II.2.1 Traitemnts oxydants oxygénés 21

II.2.2 Chlore et dérivés 22

II.2.3 Autres halogènes : iode et dérivés 22

II.2.4 Métaux lourds et sels 22

II.2.5 Alcools 22

II.2.6 Phénols, crésols, autres composés phénoliques et aromatiques 23

II.2.7 Colorants 23

II.2.8 Savons et détergents 23

II.2.9 Acides, anhydrides, aldéhydes 23

II.2.10 Essences volatiles et huiles essentielles 24

II.2.11 Autres traitements 24

Chapitre 3 : Biotechnologie et microbiologie industrielle

I. Définitions 25

I.1 Les biotechnologies 25

I.2 Le génie génétique 25

II. Le début des biotechnologies : sélections et amélioration des souches 25

II.1 Techniques traditionnelles 25

II.2 L’apport des techniques de l’ADN recombinant 25

II.2.1 Les techniques 25

II.2.2 Des génotypes à la carte 26

II.2.3 Les techniques de transfert de gènes 26

II.3 Les domaines d’application des biotechnologies 28

II.3.1 Biotechnologies et Agro-alimentaires 28

Chapitre 4 : Problèmes microbiologiques et bonnes pratiques hygiéniques dans la filière

fruit et légume

I. Problèmes microbiologiques 29

I.1 Microflore des fruits et légumes 29

I.2 Altérations des fruits et légumes 30

II. Les bonnes pratiques hygiéniques dans la filière légume et fruit 31

II.1 Intérêt et effets du froid 31

II.2 Humidité relative 31

II.3 Atmosphère contrôlée 31

II.4 Opérations de récolte, conditionnement et transport 32

Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques dans les industries agro-

alimentaires

I. Les principales opérations technologiques 33

I.1 Opérations mécaniques 33

I.1.1 Procédés de décantation et de centrifugation 33

I.1.2 Procédés de filtration et d’extraction par pression 34

I.1.3 Broyage 34

I.1.4 Agglomération et enrobage 35

I.2 Opérations thermiques 36

I.2.1 Chauffage par champs électriques et électromagnétiques 36

I.2.2 Echangeurs de chaleur 37

Page 6: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

I.2.3 Evaporation 38

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

I. Micro-organismes pathogènes 39

I.1 Origine des micro-organismes pathogènes 39

I.2 Les principaux groupes microbiens d'importance alimentaire 39

II. Microbiologie des viandes, des volailles, des produits laitiers, des produits de la

mer 41

II.1 Microbiologie des viandes, des volailles 41

II.1.1 Flore de la viande 41

II.1.2 Évolution de la flore et dégradation de la viande 42

II.2 Microbiologie des produits laitiers 44

II.2.1 Flore du lait 45

II.2.2 Évolution de la flore et dégradation de lait 46

II.3 Microbiologie des produits de la mer 47

II.3.1 Flore microbienne 47

II.3.2 Altérations microbiennes 48

III. Flores technologiques (produits carnés, produits laitiers) 49

IV. Les micro-organismes sur les surfaces 50

V. Critères microbiologiques, plans d’échantillonnage 51

V.1 Critères microbiologiques 51

V.1.1 Applications des critères microbiologiques 52

V.1.2 Caractéristiques des risques associés aux différents critères 52

V.2 Plan d’échantillonnage 52

V.2.1 Plan d’échantillonnage à deux classes 53

V.2.2 Plan d’échantillonnage à 3 classes 53

VI. Contrôle microbiologique (techniques classiques, techniques récentes, techniques

moléculaires, qualité au laboratoire) 54

VI.1 Techniques classiques 54

VI.1.1 Technique microscopique 54

VI.1.2 Numération en et sur milieu solide 56

VI.1.3 Numération en milieu liquide 56

VI.2 Techniques moléculaires 56

VI.3 Qualité au laboratoire 57

VI.4 Autres méthodes 57

VII. Evaluation scientifique des risques 58

VII.1 Risque 58

VII.2 Évaluation des risques 60

VII.3 Principes généraux de l’évaluation des risques microbiologiques 60

VII.4 Directives pour l’application 61

VII.4.1 Formulation de l’objectif de l’évaluation des risques 61

VII.4.2 Identification des dangers 61

Conclusion 63

Références bibliographiques 64

Page 7: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

1

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise

de l'hygiène

I. Maîtrise de l’Hygiène en Industrie Agro-alimentaire

I.1 Définition

Ensemble des conditions et mesures nécessaires pour assurer la sécurité et la salubrité des

aliments à toutes les étapes de la chaine alimentaire.

Nous constatons donc que l’hygiène des aliments a deux composantes :

La sécurité des aliments ;

La salubrité des aliments.

I.1.1 La sécurité des aliments

Le terme « sécurité » (en latin, securitas) désigne un état d’esprit confiant et tranquille de

celui qui se croit à l’abri du danger. Ce terme est maintenant utiliser pour garantir l’innocuité

des aliments sous la notion de « sécurité des aliments ».

I.1.2 La salubrité des aliments

La notion de salubrité est différente de celle de sécurité. Elle s’applique plus aux

caractéristiques intrinsèques du produit, à savoir le gout, l’odeur, la texture, la présentation,

avec la présence de microbes de dégradation (bactéries, levures et moisissures) par exemple.

La notion de sécurité est donc plus forte que celle de salubrité mais les résultats sont

identiques : des pertes. Dans un cas (insalubrité) on peut perdre le produit et dans l’autre cas

(insécurité) on peut perdre la confiance du consommateur.

Ces deux composantes de l’hygiène sont indissociables

I.2 Guide de Bonnes Pratiques d’Hygiène (GBPH)

Les bonnes pratiques d’hygiène (BPH) ou programmes prérequis (PRP), concernent

l’ensemble des opérations destinées à garantir l’hygiène, c’est-à-dire la sécurité et la salubrité

des aliments.

Les PRP (ou principes généraux d’hygiènes selon le codex) comportent des opérations dont

les conséquences pour le produit fini ne sont pas toujours mesurables. Les PRP donnent des

bases solides qui permettent de garantir l’hygiène des aliments et doivent être, au besoin,

utilisées en conjonction avec chaque code spécifique d’usage en matière d’hygiène, ainsi

qu’avec les règlements et directives régissant les critères microbiologiques. Ils s’appliquent à

la chaine alimentaire depuis la production primaire jusqu'à la consommation finale, en

indiquant les contrôles d’hygiène à exercer à chaque stade

Page 8: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

2

Les guide de bonnes pratiques d’hygiène (GBPH) c’est un référentiel qui se repose

essentiellement sur le diagramme des causes-effets est également nommé diagramme

d’Ishikawa (figure 1), est une représentation graphique simple et efficace de toutes les causes

et des effets qu’elle entraine.

Figure 1 : Le diagramme cause- effet

I.3 Système HACCP

HACCP est l’acronyme bien connu de Hazard Analysis Critical Control Point se traduisant

en français par système d’analyse des dangers et de points critiques pour leur maîtrise. Il est

considéré comme l’un des meilleurs outils permettant d’assurer la maîtrise des dangers

(physiques, chimiques et microbiologiques) dans les denrées alimentaires.

C’est un système qui constitue une approche multidisciplinaire, structurée et documentée pour

assurer la sécurité et la salubrité de tout type d’aliments ou de matières premières destinées à

leur fabrication.

Il permet d’identifier les dangers spécifiques, de les évaluer et d’établir les mesures

préventives ainsi que les actions de maîtrise.

I.3.1 Les principes du HACCP

L’application des principes HACCP consiste en l’exécution des tâches suivantes, telles

qu’elles sont décrites dans la séquence logique d’application du HACCP (voir figure 2).

Effets Causes

Main d’œuvre Matière

Matériel Méthode

- Hygiène générale

- Formation

- Contrôle

- Fiabilité

-.Entretien

- Durée de vie

- Qualité

- Conditionnement - Micro-organisme

- Eclairage, humidité

Page 9: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

3

1. Constituer l’équipe HACCP

2. Décrire le produit

3. Définition du champ d’étude et Identification

de l’utilisation prévue

4. Etablir le diagramme des opérations

5. Discussion du diagramme

6. Enumérer tous les dangers potentiels

Effectuer une analyse des risques

Prendre des mesures préventives

7. Déterminer les points critiques pour la maitrise(CCP

(Étape à laquelle une mesure de maitrise peut être exercée pour prévenir ou éliminer un danger menaçant la sécurité des aliments ou le ramener à un niveau acceptable)

8. Fixer un seuil critique pour chaque CCP

9. Mettre en place un système de

surveillance

10. Prendre des mesures correctives

11. Appliquer des procédures de vérification

12. Constituer des dossiers et tenir des

registres

Figure 2 : Séquence générale d’application du HACCP

I.4 Principes généraux d’hygiène alimentaire

I.4.1 Production primaire

L’objectif est d’'assurer que les aliments restent sûrs et propres à l'usage prévu.

Pour ce faire, il convient de garantir :

l'hygiène de l'environnement.

l'hygiène des zones de production alimentaire :

par la maîtrise de la contamination de l'air, du sol, de l'eau, de l'alimentation du bétail,

des engrais, des pesticides, des médicaments vétérinaires ;

par la maîtrise de l'état sanitaire des plantes et des animaux afin qu'ils ne fassent pas

courir de risque à la santé humaine à travers la consommation alimentaire ou affecte

négativement l'acceptabilité du produit ;

par la protection des sources de production primaire contre la contamination fécale ou

autre.

Phases

Préliminaires

Principe 1 Analyse des

dangers

Principe 2

Maitrise des

points

critiques Principe 3

Principe 4

Principe 5

Principe 6 Vérification du

système HACCP

et documents Principe 7

Page 10: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

4

Il conviendrait en particulier de traiter les déchets et de stocker de manière appropriée les

substances nocives.

la manutention, l'entreposage et le transport :

par le tri des aliments impropres à la consommation ;

par la protection des aliments et des ingrédients contre les ravageurs, les agents

chimiques, physiques ou microbiologiques ;

par la mise en œuvre de mesures appropriées qui peuvent comprendre le contrôle de

la température, de l'humidité et/ou d'autres contrôles.

les opérations de nettoyage, d'entretien, d'hygiène corporelle au niveau de la

production primaire.

I.4.2 Établissements : conception et installations

L’objectif est de permettre une maîtrise efficace des dangers par le respect des bonnes

pratiques d'hygiène dans la conception et la construction des bâtiments, dans un emplacement

approprié.

Pour ce faire, il convient de garantir :

l'emplacement :

par une décision d'emplacement des bâtiments ;

l'hygiène des locaux et salles :

par une conception et un aménagement adéquat (maîtrise de la contamination

croisée) ;

par des structures et accessoires internes (murs, cloisons, sols, portes) facilement

nettoyables, en matériaux adéquats.

le matériel :

par leur facilité de nettoyage, de désinfection et d'entretien ; la surface on contact

avec l’aliment doit être inerte, lisse, visible ou démontable facilement pour une

inspection, accessible et doit être conçue pour un remplissage et une vidange

complexe et facile ;

par un choix d’un matériau pour équipement. Les principaux matériaux constitutifs

des surfaces distingue deux famille : les aciers inoxydable (ferritiques X6Cr17,

martensitiques X10Cr13, etc.), les polymères (le polyéthylène, polypropylène, etc.). Les

surfaces en contact avec l’aliment doivent naturellement être non toxique, lisse, non

poreuse, sans fissure, ni crevasse, ni trou ;

Plantons le décor

Page 11: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

5

par la maîtrise des équipements de contrôle et de surveillance des produits

alimentaires ;

par l'identification des conteneurs destinés aux déchets ;

par une maîtrise de l'approvisionnement en eau ;

par le drainage et l'évacuation des déchets ;

par un nettoyage efficace ;

avec des installations sanitaires et des toilettes ;

par un contrôle de la température ;

par la qualité de l'air et de la ventilation ;

par un éclairage suffisant ;

grâce à un entreposage maîtrisé.

1.4.3 Maîtrise des opérations

L’objectif est de réduire les risques d'aliments dangereux en prenant des mesures visant à

garantir la sécurité des aliments. Il convient de maîtriser :

les dangers liés aux aliments :

grâce à leur identification à toutes les étapes ;

par la mise en œuvre des procédures ;

en assurant le suivi et la revue périodique des procédures.

les aspects-clés des systèmes de maîtrise par :

le réglage de la température et de la durée ;

les étapes spécifiques de la transformation (refroidissement, traitement thermique,

ionisation, séchage, prévention chimique, emballage sous vide ou sous atmosphère

modifiée) ;

des connaissances des critères microbiologiques et autres spécifications ;

la maîtrise de la contamination microbiologique croisée ;

la maîtrise de la contamination physique et chimique ;

les exigences concernant les matières premières et les emballages

I.4.4 Établissement : entretien et assainissement

L’objectif est de faciliter la maîtrise efficace et continue des dangers pour la santé, des

ravageurs et autres agents susceptibles de contaminer les aliments. Pour ce faire, il convient

de maîtriser :

les opérations d'entretien et de nettoyage grâce à des procédures ad hoc ;

le système de lutte contre les ravageurs :

15

Page 12: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

6

en éradiquant tout nuisible ;

en traitant les déchets ;

par la surveillance du plan de lutte contre les nuisibles.

I.4.5 Établissement : hygiène corporelle

L’objectif est d'éviter que les personnes ne risquent pas de contaminer les produits. Pour

cela, il convient de maîtriser :

leur état de santé, les maladies et les blessures ;

la propreté corporelle ;

le comportement par une formation adéquate aux bonnes pratiques d 'hygiène ;

l'accès aux visiteurs.

I.4.6 Transport

L’objectif est de protéger les aliments jusqu'à la remise au client. Pour ce faire, il convient

de définir :

les spécifications des véhicules et autres conteneurs ;

l'utilisation et leur entretien.

I.4.7 Informations sur les produits et vigilance des consommateurs

L’objectif est de disposer de produits clairement identifiés pour assurer la traçabilité et

informer les consommateurs. Pour ce faire, il convient :

d'identifier les lots de produits ;

d'accompagner les produits de renseignements adéquats par un étiquetage adapté ;

d'éduquer le consommateur par une communication répétée !

I.4.8 Formation

L’objectif est d'avoir des opérateurs conscients des impacts néfastes sur la santé humaine

en cas de manquement aux règles d'hygiène. Pour ce faire, il convient :

d'assurer une prise de conscience et de définir les responsabilités ;

de définir un programme de formation ;

de superviser l'efficacité des programmes de formation ;

d'assurer un recyclage autant que de besoin.

Ces préalables (plan de nettoyage, plan de lutte contre les nuisibles, hygiène du personnel,

marche en avant...) doivent être concédés comme étant destinés à maîtriser des dangers

quasiment communs à chaque organisme agroalimentaire.

Page 13: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

7

II. Les bases théoriques du nettoyage et désinfection

Les opérations de nettoyage et de désinfection ont pour but, respectivement, d'éliminer les

souillures, de détruire les micro-organismes et d'éliminer les résidus de produits chimiques

utilisés. Elles sont parmi les opérations les plus importantes des industries alimentaires et

biologiques. La qualité des produits finis peut être altérée par la présence d'agents étrangers

dus à des développements microbiens intempestifs. Ces développements peuvent se produire

aux dépens de résidus de matière organique présents dans les appareils de traitement en fin de

fabrication ou à partir de dépôts se formant lors du traitement de certains produits comme par

exemple le lait.

II.1 Nettoyage

II.1.1 Définition

On désigne par le terme « nettoyage », l’ensemble des processus qui visent à éliminer des

salissures ou souillures présentes sur une surface.

Autrement dit, le nettoyage est « un processus d’élimination, et non d’étalement, des déchets

et des contaminants particulaires, biologiques et chimiques généralement générés par

l’activité elle-même (personnel, processus, produit) et déposés sur une surface ».

Norme AFNOR (1995) définit le nettoyage comme une « opération qui consiste à éliminer

d’une surface donnée, toute souillure visible ou invisible s’y trouver ».

II.1.2 Méthodes de nettoyage

Ils existent trois types de nettoyages :

- Le nettoyage manuel : consiste en une élimination des résidus par une action mécanique

couplée ou non à l’action chimique de produits comme les détergents et les désinfectants.

Le principal avantage de ce type de nettoyage est le ciblage des zones critiques du matériel

difficilement atteignables avec d’autres types de nettoyage. Le principal inconvénient est le

manque de reproductibilité de la méthode.

L’efficacité de ce type de nettoyage est assurée par la bonne application par l’opérateur des

procédures de nettoyage.

-Le nettoyage semi-automatique : n’implique que très peu l’opérateur. Il s’agit d’une

succession d’opérations manuelles et automatiques ; le nettoyage par machines à laver

industrielles en est le meilleur exemple.

-Le nettoyage automatique : ce type de nettoyage ne nécessite aucune intervention humaine,

il est réalisé par aspersion ou recirculation des fluides, et ne nécessite aucun démontage du

matériel.

Page 14: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

8

II.1.3 Paramètres de nettoyage

L’efficacité du nettoyage résulte de la mise en œuvre combinée de quatre facteurs qui sont :

- L’action chimique

L’action chimique est produite par l’utilisation d’un détergent quand c’est nécessaire.

Le détergent permet de réduire les traces de contaminant au-dessous de la limite acceptable.

Cette action dépend du produit choisi, de son dosage et de la qualité de l’eau utilisée.

- L’action mécanique

L’action mécanique joue un rôle important et peut être matérialisée par les frottements,

l’abrasivité des matériaux de nettoyage (lingettes, microfibres), la distance du jet, l’angle

d’impact. Elle permet de renouveler la solution de nettoyage en contact avec la surface à

nettoyer et faciliter ainsi la dispersion de la souillure dans la solution détergente.

- L’action de la température

La température permet d’accélérer ou non l’effet nettoyant de certains produits. Elle accélère

les réactions chimiques et favorise la pénétration des tensioactifs. Elle agit aussi sur les

salissures en favorisant leur détachement des supports.

- L’action du temps

Les durées de l’action chimique, ce qui correspond au temps de contact entre le produit

détergent et les surfaces à nettoyer et la durée de l’action mécanique, sont majeures.

L’action combinée de ces quatre facteurs est appelée le « cercle de Sinner », représenté en

figure 3.

Figure 3 : Cercle de Sinner

II.1.4 Mécanisme du nettoyage

- Choix du détergent

La norme ISO 862 définit le détergent comme « principe physique » par lequel le matériel est

nettoyé. Ce terme désigne au sens large le nettoyage.

Action

chimique

Action mécanique

Temps

Température

Page 15: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

9

La détergence met en œuvre un processus physicochimique selon lequel les salissures ou

souillures sont détachées de leur substrat ou support et mises en solution ou dispersion. Ainsi

un détergent est un composé chimique, qui, associé à des facteurs physiques de température,

de temps de contact et d’action mécanique permet d’éliminer la souillure de façon efficace et

rapide.

Un détergent doit pouvoir répondre aux critères suivants :

- Nature des souillures va conditionner le choix et le type de détergent à utiliser.

Classification simple permet dans un premier temps de guider et d’orienter le choix d’un

détergent. Nous pouvons distinguer trois grands types de souillures (déterminer par KLUGER

1981) :

Figure 4 : Choix du détergent en fonction de la souillure

- La nature du support influencera la vitesse de nettoyage.

Kluger et al ont déterminé la capacité de nettoyage de différentes surfaces :

Tableau 1 : Efficacité du nettoyage en fonction de la nature de la surface

Efficacité du nettoyage

(base de 100)

Type de surface

100 Verre

80 Inox

70 Aluminium

30 Caoutchouc

20 Matière plastique

II.2 Désinfection

II.2.1 Définition

La désinfection est l'opération qui vise à détruire chimiquement les micro-organismes et ou

d'inactiver les virus indésirables supportés par des milieux contaminés.

Le schéma général d'action d'un désinfectant comporte trois étapes :

E

f

f

i

c

a

c

i

t

é

R

u

g

o

s

i

t

é

Page 16: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

10

- fixation du désinfectant sur l'enveloppe cellulaire, altération et franchissement de cette

enveloppe ;

- altération de la membrane cytoplasmique et dysfonctionnement cellulaire correspondant

(échanges, phénomènes respiratoires, etc.) ;

- altération des constituants cellulaires.

II.2.2 Choix d’un désinfectant dans l'industrie agro-alimentaire

Pour assurer une bonne désinfection, le produit devrait répondre aux exigences suivantes :

- avoir un spectre d'activité très large ;

- avoir une action durable ;

- avoir une efficacité égale en présence de résidus de souillure ;

- être utilisé à faible concentration ;

- être peu coûteux ;

- pouvoir être utilisé dans des conditions très différentes de pH et de dureté ;

- être sans action corrosive sur les supports ;

- ne laisser aucun résidu après rinçage ;

- être sans danger, même à forte concentration, pour le métabolisme de l'homme ;

Aucun produit ne réunit toutes ces propriétés ;

Le choix d'une substance désinfectante parmi celles qui ont été décrites se fera en fonction

d'un certain nombre de critères que nous pouvons résumer de la façon suivante :

a. Le point de vue législatif

Selon Amghar les désinfectants (produits de base ou formulations élaborées) doivent

correspondre à la liste positive communiquée précédemment.

b. Le spectre d'activité

b1. Les directives de contrôle des produits de désinfection technique, tels qu'ils sont utilisés

dans les industries alimentaires, se basent aujourd'hui essentiellement sur le test (3 x 5). Le

test 3 x 5 consiste à mettre en contact cinq suspensions bactériennes (pendant 5 mn à une

température de 20 °C) avec différentes concentrations du désinfectant étudié.

La concentration efficace est celle déterminant un abaissement de 105 de la population

bactérienne initiale.

b2. L'industriel peut sélectionner les désinfectants en fonction d'autres aptitudes :

- L'activité fongicide.

Page 17: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

11

Il est demandé une réduction de 104 spores de moisissures vivantes et de cellules végétatives

de levures vivantes appartenant à quatre types d'espèces déterminées, en 15 mn à 20 °C ou 5

mn à 50 °C.

- L'activité sporicide.

Il est demandé dans ce cas une réduction de 105 spores appartenant â trois types d'espèces en

1 heure à 21 °C et/ou 5 mn à 75 °C.

- Substances interférentes : l'industriel est parfois confronté dans l'utilisation du produit

désinfectant à des surfaces encore souillées par le produit alimentaire. La présence de ces

souillures peut apparaître :

lorsque le nettoyage qui précède l'opération de désinfection est insuffisant,

lorsque les opérations de nettoyage et de désinfection sont combinées.

c. La technique d'utilisation

Les différentes méthodes d'application des produits désinfectants sont :

l'immersion - trempage,

la circulation,

l'application mousse

l'aspersion

le brossage,

la nébulisation.

II.3 Le contrôle du nettoyage et de la désinfection dans l'industrie agro-

alimentaire

II.3.1 Les contrôles de surface

Plusieurs méthodes sont utilisées :

Les méthodes par écouvillonnage

Elles sont très employées, notamment pour le contrôle du matériel dans les ateliers de

découpe, en fromagerie sur les multi moules, plateaux, rehausses ... au niveau des vannes,

joints, pales d'agitateurs ...

Elles sont généralement utilisées pour le recherche de germes contaminants spécifiques et de

ce fait, sont qualitatives. Néanmoins, elles peuvent devenir quantitatives au moyen d'un guide.

La précision est limitée par l'état de surface du support et par la remise en suspension des

germes dans le tube de liquide stérile.

Page 18: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 1 : Les éléments et facteurs de la maîtrise de l'hygiène

12

Les méthodes par rinçage

Elles sont utilisées de plus en plus pour le contrôle de circuits mais aussi, des tanks ou de

matériel de fromagerie, des bouteilles, etc.

Pour les circuits, elles ne permettent pas de localiser les points de contamination persistante.

Les méthodes par coulage

Elles sont spécifiques au contrôle des petits récipients (bouteilles, etc.), mais exigent une

expérience pour obtenir une régularité du milieu lors du coulage.

Les méthodes par impression

Elles sont très bien adaptées aux surfaces planes. Les germes sont prélevés des surfaces par

empreinte directe avec le milieu de culture. Ces méthodes permettent de connaître la

répartition des germes sur les surfaces désinfectées.

II.3.2 Les contrôles d'air ambiant

Les boites de pétri avec milieu adaptés

Le contrôle peut s'effectuer en ouvrant une boite de pétri pendant un temps déterminé. Les

germes vivants donnent naissance à des colonies.

Cette pratique est peu fiable dans la mesure où elle est basée uniquement sur la sédimentation

de particules porteuses de germes.

Les appareils collecteurs d'air

Un volume d'air défini est prélevé pendant une unité de temps ; l'air est projeté sur une boite

de pétri contenant un milieu de culture.

Cette technique donne de bonnes indications sur la contamination de l'air ambiant.

II.3.3 Autre méthodes de contrôle

Les méthodes ATP-métrique se sont fortement développée dans la vérification des opérations

de nettoyage et de désinfection.

Les appareils de mesure de l’ATP ou bioluminescence sont basé sur la mesure du nombre de

photons émis suite à une réaction impliquant le complexe luciférine-luciférase et l’ATP.

Indirectement, ce principe permet d’évaluer la présence de matières organiques (si elles

contiennent de l’ATP) et par conséquent de caractériser l’efficacité du nettoyage. Le nombre

de photons émis est, en effet, proportionnel à la quantité d’ATP présent dans l’échantillon

Page 19: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

13

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques de

stabilisation des aliments

Les traitements physiques et chimiques des aliments sont donc les procédés qui consistent à

traiter et manipuler la nourriture d’une manière telle que la détérioration de cette dernière soit

arrêtée ou fortement ralentie afin d’éviter une éventuelle intoxication alimentaire tout en

essayant de maintenir le mieux possible ses qualités nutritionnelles et organoleptiques.

Le but commun des différentes techniques de traitement est par conséquent de pouvoir

consommer les denrées alimentaires de manières différée et sur une longue période afin de

satisfaire aux mieux les demandes des consommateurs mais aussi de proposer de nouvelles

formes de produits de plus en plus variées. Cette stabilisation implique habituellement

d’empêcher le développement des micro-organismes, de retarder l’oxydation des lipides qui

provoquent le rancissement ainsi que l’autolyse par les propres enzymes des cellules de

l’aliment. Ces traitements varient en fonction de la nature du micro-organisme, de son état

physiologique et de la « dose » utilisée (concentration d'un produit chimique, temps

d'exposition, etc.).

I. Facteurs influençant les traitements physiques et chimiques de stabilisation

I.1 Nature et état du micro-organisme

Les agents antimicrobiens sont caractérisés par leur spectre d'activité qui est plus ou moins

large en fonction de l'activité vis-à-vis des différentes molécules biologiques. L'état

physiologique de la bactérie joue aussi un grand rôle : les micro-organismes sont plus

sensibles en phase exponentielle qu'en phase stationnaire vis-à-vis des antimicrobiens

chimiques, le phénomène pouvant être inversé pour des agents physiques. Les formes

sporulées sont beaucoup plus résistantes aux agents physiques ou chimiques que les formes

végétatives correspondantes. L'« âge» d'une culture est important de même que ses

antécédents (conditions de culture, facteurs nutritifs). Plus la charge initiale en

microorganismes sera élevée, plus le temps nécessaire pour obtenir un niveau de destruction

donné sera grand (conséquence de la loi logarithmique).

I.2 Nature de l'agent antimicrobien

Les différents agents ont une efficacité et un spectre d'activité variables. Pour les agents

physiques, l'activité microbicide augmente souvent avec la dose alors que pour les agents

chimiques, les effets seront d'abord bactériostatiques puis bactéricides. L'activité de certains

agents chimiques dépend de leur stabilité ; pour d'autres (hypochlorite de sodium, peroxyde

d'hydrogène), l'activité est liée à leur décomposition.

Page 20: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

14

I.3 Rôle de l'environnement

L'environnement peut influencer considérablement l'efficacité des agents antimicrobiens

physiques ou chimiques. Pour les agents chimiques, la solubilité dans l'eau est un facteur

déterminant. Parmi les principaux facteurs jouant un rôle, on peut signaler : le pH du milieu,

la turbidité, la viscosité, l'épaisseur (les U.V. ne sont actifs que sur quelques millimètres de

profondeur en milieu limpide), la dureté de l'eau (les ions calcium et magnésium diminuent

par exemple l'activité anti-microbienne des ammoniums quaternaires). Les matières

organiques (les protéines précipitent en présence d'alcool et le précipité formé empêche la

diffusion de l'alcool ; les hypochlorites donnent, en présence de matières organiques des

chloramines moins actives, etc.).

II. Principaux traitements de stabilisation

II.1 Traitements physiques de stabilisation

En raison de leur faible spécificité, la plupart des agents physiques sont efficaces sur

l'ensemble des micro-organismes, en affectant les acides nucléiques ou les protéines.

II.1.1 Température

a. La chaleur

L'utilisation de la chaleur est un procédé très efficace de destruction des micro-organismes.

Très utilisés au laboratoire pour les milieux de culture et le matériel, les traitements

thermiques sont à la base de la conservation de nombreux aliments.

La chaleur agit au niveau de l'agitation moléculaire. Elle provoque une augmentation de la

vitesse des réactions métaboliques et de la vitesse de croissance, puis rapidement la

dénaturation des composés microbiens et en particulier des protéines enzymatiques. On

observe alors une diminution puis un arrêt de la croissance, puis, quand le niveau de

modification devient important et irréversible, la mort.

a1. Le blanchiment

Le blanchiment est un traitement thermique qui consiste à soumettre un aliment (en particulier

les végétaux frais) quelques minutes à une température modérée (inférieure à 100 °C), ce qui

permet d'inactiver les enzymes et notamment celles responsables du brunissement

enzymatique. Cette réaction est en effet le résultat de la transformation de composés

phénoliques en polymères colorés le plus souvent bruns ou noirs sous l'action d'une enzyme :

le polyphénol oxydase. Le blanchiment engendre donc une légère modification des qualités

organoleptiques (flaveur, couleur, etc.) mais aussi une baisse certaine en nutriments

(vitamines hydrosolubles et thermosensibles, minéraux et autres éléments solubles).

Page 21: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

15

a2. La pasteurisation

La pasteurisation est un traitement thermique de conservation par lequel un aliment est

chauffé à une température définie pendant une période de temps fixée avant d'être refroidi

rapidement. Sous l'effet de la chaleur, le seuil de thermorésistance des bactéries pathogènes,

de la plupart de celles détériorant les aliments (bactéries Gram négatif notamment), des

moisissures et des levures est alors dépassé. La pasteurisation réduit donc de manière

significative le nombre de micro-organismes dans le produit pasteurisé même si certaines

formes pathogènes telles que les spores résistent et que certaines bactéries Gram positif ne

sont que partiellement détruites. À noter que cette thermorésistance dépend du milieu dans

lequel la pasteurisation est pratiquée. Ainsi, plus le milieu est acide, moins la résistance à la

chaleur est élevée.

Les couples « temps-température » utilisés lors de ce procédé varient suivant les aliments

traités et il existe ainsi trois types de pasteurisation :

- la pasteurisation basse : à environ 60 °C pendant quelques minutes (exemples : ovo

produits, denrées sous vide, semi-conserves) ;

- la pasteurisation haute : à environ 75 °C pendant quelques secondes (exemples : lait

pasteurisé, crème pasteurisée) ;

- la pasteurisation flash : à environ 90 °C pendant une à deux secondes (exemple : jus flash

pasteurisés).

a3. La stérilisation

La stérilisation est un traitement plus sévère que la pasteurisation puisque c'est une technique

destinée à éliminer tous les micro-organismes pathogènes y compris les formes sporulées et

leurs toxines ainsi que la plupart des autres germes susceptibles de contaminer un produit

alimentaire.

Les deux techniques de stérilisation les plus couramment utilisées sont :

- la stérilisation à très haute température (140 °C) réalisée en un temps très court (quelques

secondes) appelée ultra haute température (UHT). Ce type de stérilisation est notamment

utilisé lors de la conservation du lait et des crèmes ;

- la stérilisation des conserves appelée appertisation qui correspond au conditionnement

d'aliments dans un récipient étanche aux liquides, aux gaz et aux micro-organismes associé

au traitement par la chaleur (supérieur à 100 °C).

Page 22: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

16

a4. Cinétique de destruction thermique des micro-organismes

Lorsque l'on porte une suspension homogène de micro-organismes (formes végétatives ou

spores) à une température θ constante dite létale, on constate que la population en micro-

organismes vivants (c'est-à-dire à même de former des colonies dans des conditions

favorables de culture) décroît en fonction du temps de façon à peu près exponentielle.

S'il s'agit d'une suspension de souche pure homogène, nous désignons par Nm le nombre de

micro-organismes vivants (formes végétatives ou spores suivant les cas) par gramme ou

millilitre. On traduit cette décroissance exponentielle par une loi de premier ordre :

𝑑 𝑁𝑚

𝑑𝑡= − 𝑘. 𝑁𝑚 (01)

dt qui s'intègre entre une population Nmo au temps 0 et Nm au temps t ; k est une constante de

vitesse de réaction ayant la dimension de l'inverse d'une durée, on peut donc mettre le résultat

sous la forme :

𝑙𝑜𝑔𝑁𝑚0

𝑁𝑚=

𝑡

𝐷𝜃 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐷𝜃 =

2,30

𝑘 (02)

où 𝐷𝜃 apparaît comme la durée nécessaire pour réduire, au cours d'un chauffage à une

température létale θ, la population au dixième de sa valeur, quelle que soit la concentration de

cette population. On l'appelle temps de réduction décimale.

Graphiquement (figure 1), log Nm diminue linéairement dans le temps, ce qui correspond à

une évolution exponentielle de Nm. On note qu'il faut 2𝐷𝜃 pour réduire une population

quelconque à 10-2 de sa valeur initiale, et de même n 𝐷𝜃 pour la réduire à 10-n de sa valeur

initiale. Le paramètre n est le nombre de réductions décimales, très utilisé en pratique. On

peut déduire de cette loi le fait que l'on ne peut être certain de la destruction totale d'une

population (la probabilité nulle de présence d'un germe ne peut être assurée).

Page 23: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

17

Figure 1 : Évolution d'une population microbienne à une température

létale θ fixée (BIMBENET et al. 2007)

L'hétérogénéité des états physiologiques des micro-organismes explique sans doute que tous

ne soient pas détruits au même moment. En outre, on observe des destructions non

exponentielles : courbes log Nm = f (t) à double pente ou à épaulement qui peuvent aussi être

imputées à des populations hétérogènes ou d'états physiologiques différents.

Le Dθ dépend du type de micro-organismes, comme le montre le tableau 1. On exprime

souvent sa valeur à la température de référence de 121,1 °C (= 250 °F) pour les spores en

milieu peu acide.

Tableau 1 : Exemples de valeurs de D et de z

Groupe bactérien D121.1 (en min) z ('C ou K)

Produits peu acides (pH > 4.5)

Spores thermophiles Bacillus stéarothermophilus 4 à 5 8 à 12

Clostridium thermosaccharolyticum

3 à 4 8 à 12

Clostridium nigrificans

2 à 3 9 à 12

Spores mésophiles Clostridium botulinum A et B

0,1 à 0,2 8 à 10

Clostridium sporogenes

0,1 à 0,15 8 à 10

Produits acides (pH de 4 à 4,5)

Spores thermophiles Bacillus coagulans

0,01 à 0,07

D100

8 à 10

Spores mésophiles Bacillus polymyxa

0,1 à 0,5

7 à 9

Produits très acides (pH <4,0)

Bactéries mésophiles non sporulées, levures,

moisissures

D65

0,5 à 1

5 à 7

Page 24: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

18

Pour les bactéries non sporulées, à savoir surtout les levures et les moisissures, on exprime le

plus souvent D à la température de référence de 65 ou 70 °C. Ceci n'est cependant pas vrai

pour les bactéries thermophiles pour lesquelles ces températures peuvent ne pas être létales.

𝐷𝜃 dépend beaucoup aussi de l'état physiologique des micro-organismes, comme mentionné

plus haut. Il est, par exemple, plus grand pour des colonies en phase stationnaire qu'en phase

de développement. La composition du milieu influence beaucoup les valeurs de 𝐷𝜃.

Concernant le pH, les valeurs de 𝐷𝜃 s'abaissent en général de part et d'autre de la neutralité.

Une élévation de pression osmotique, donc une diminution de l'activité de l'eau, peut

augmenter très fortement la valeur de 𝐷𝜃. C'est ainsi que la destruction des micro-organismes

est beaucoup plus difficile à atteindre en chaleur sèche (aw, faible) qu'en chaleur humide (aw

proche de 1,0). La présence de matières grasses élève en général fortement la valeur de 𝐷𝜃.

b. Le froid

L'utilisation du froid est une méthode employée comme moyen de stabilisation définitive mais

aussi temporaire (pendant le transport des denrées notamment). Cette technique permet ainsi

de freiner les réactions enzymatiques du métabolisme des micro-organismes mais ne les

détruit en aucune façon. C'est pourquoi il faut veiller à son utilisation adéquate, c'est-à-dire

de manière continue et sans interruption.

b1. La réfrigération

La réfrigération est un procédé servant à abaisser la température dans un produit permettant

de le maintenir à une température suffisamment basse (c'est-à-dire comprise entre 0 °C et +6

°C) en vue de le préserver le plus longtemps possible.

Cette méthode correspond donc à une conservation par le froid positif pendant une durée

limitée puisque les produits réfrigérés bénéficient d'une date limite de consommation.

b2. La congélation

La congélation est un procédé de stabilisation de longue durée, car elle inhibe à la fois

l'altération enzymatique et chimique mais aussi le développement microbien en immobilisant

l'eau de constitution des aliments sous forme de cristaux de glace. La congélation supprime

ainsi toute activité biologique puisque cette dernière dépend de la présence d'eau sous forme

liquide. Cette technique provoque alors :

un blocage de la multiplication des micro-organismes cryophiles, psychrophiles et

mésophiles ;

Page 25: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

19

une destruction des insectes, parasites et de leurs kystes par une période de garde de

2-3 semaines à -20 °C (par exemple, les cysticerques des ténias sont détruits à -10 °C

pendant 10 jours) ;

un arrêt de l'activité des enzymes sauf celles des lipases (stoppées seulement à la

température de -25 °C) et de certaines enzymes présentes dans les végétaux (oxydases,

chlorophyllases, peroxydases, phénoloxydases).

c. La déshydratation ou la dessiccation

C'est l'une des méthodes les plus anciennes de stabilisation en vue d'obtenir un produit léger

et stable que l'on peut facilement emballer, transporter et stocker. La technique de

déshydratation a donc pour but d'éliminer partiellement ou en quasi-totalité l'eau des

aliments en vue d'y abaisser sachant, qu'en dessous d'une Aw de 0,7, on évite en général la

détérioration microbienne (bactéries, levures, moisissures).

Plusieurs procédés permettent la déshydratation des aliments, à savoir :

c1. Le séchage classique (par de l'air chaud ambiant ou artificiel ou par le sous vide) sachant

que l'on peut prolonger cette stabilisation par le fumage et/ou le salage. Le séchage classique

consiste alors à transporter la phase liquide de l'aliment vers l'extérieur de celui-ci où a lieu

l'évaporation générant une augmentation des substances solubles. Néanmoins, ce type de

dessiccation cause un rétrécissement du produit, ce qui détériore ses propriétés de

réhydratation.

c2. La lyophilisation : cette méthode consiste à la dessiccation d'un produit préalablement

surgelé par sublimation. La lyophilisation permet ainsi d'ôter l'eau d'un aliment à l'aide de la

surgélation puis d'une évaporation sous vide de la glace sans la faire fondre. L'eau subit alors

une sublimation, c'est-à-dire qu'elle passe directement de l'état solide (glace) à l'état gazeux

(vapeur d'eau). La vapeur d'eau quitte ensuite le produit et on la capture par congélation à

l'aide d'un condenseur, ou piège froid. Cette technique permet de mieux conserver à la fois le

volume, l'aspect et les propriétés du produit traité, car les substances solubles ne se déplacent

pas pendant le séchage, ce qui lui permet, une fois reconstitué, de ressembler beaucoup plus

au produit d'origine.

II.1.2 La stabilisation en atmosphère contrôlée

a. La stabilisation sous vide : la durée de vie d'un produit alimentaire (matières premières

fraîches) peut être prolongée en le conditionnant « sous vide ». Ce procédé consiste alors à le

placer dans un emballage étanche où l'air est quasiment totalement éliminé (99 % minimum

de vide).

Page 26: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

20

b. La conservation sous atmosphère modifiée et sous atmosphère équilibrée

Ce type de stabilisation consiste à modifier la composition de l'atmosphère interne d'un

emballage de denrées alimentaires en vue de prolonger leur stabilisation. Ainsi, le taux de

dioxygène est réduit et remplacé par du dioxyde de carbone et/ou du diazote afin de ralentir

la croissance des micro-organismes aérobies. Le produit doit ensuite être réfrigéré à une

température inférieure ou égale à +6 °C.

Les différents types de conditionnement utilisés peuvent être :

- un conditionnement sous atmosphère modifiée : cette technique est essentiellement

utilisée pour les produits « non respirants » tels que les viandes, les poissons, les fromages,

car les films utilisés sont très faiblement perméables. Ainsi, le mélange gazeux à l'intérieur de

l'emballage ne varie pas ;

- un conditionnement sous atmosphère équilibrée : ce conditionnement est pratique pour

emballer les légumes et les fruits frais. Les films utilisés dans ce cas sont perméables à

l'oxygène (O2) afin de permettre la respiration des denrées.

II.1.3 L'ionisation ou la radiation ionisante

L'irradiation (ou ionisation ou radiation ionisante) consiste à exposer des aliments à des

rayonnements ionisants afin de :

- réduire le nombre de micro-organismes qu'ils contiennent (bactéries pathogènes, levures,

parasites, virus, etc.) ;

- limiter le risque de contamination par d'autres micro-organismes pathogènes ;

- empêcher la reproduction d'insectes ;

- ralentir la maturation (processus biologique) ;

- inhiber le pouvoir germinatif de certains aliments (tubercules, graines et bulbes). Ce procédé

vise également à prolonger la conservation des aliments, on parle de « radioconservation ».

Le traitement par ionisation des denrées alimentaires est soumis à une réglementation

particulière sachant que la dose de rayons appliquée est mesurée en « gray » avec 1 gray = 1

joule par kilogramme d'aliment. Actuellement, l'Organisation mondiale de la santé autorise

une dose maximale de 10 Gray, considérant que celle-ci n'entraîne aucun risque toxicologique

de contamination radioactive. Ce traitement consiste alors à soumettre les aliments :

- soit à un rayonnement gamma : ce rayonnement est utilisé à l'aide de radio-isotopes,

généralement du cobalt 60 et du césium 137. C'est la technologie la plus efficace en termes

de coûts, car la pénétration des rayons gamma permet le traitement de palettes entières, ce qui

diminue fortement la manutention ;

Page 27: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

21

- soit à un rayonnement bêta dont la pénétration est plus faible d'où la nécessité de traiter les

produits individuellement même si cette technique est en revanche plus rapide (quelques

secondes) ;

- soit à des rayons X qui sont de même nature que les rayons gamma.

Cette méthode permet donc de limiter l'utilisation d'additifs alimentaires, de traiter les produits

dans leur emballage (et donc d'empêcher les recontaminations liées à des manipulations) mais

aussi d'éviter l'emploi de la chaleur (elle peut donc être appliquée à des produits réfrigérés ou

congelés) même si elle présente des inconvénients vis-à-vis des aliments, à savoir :

- une destruction de vitamines (surtout la thiamine ainsi que les vitamines A et E et, dans une

moindre mesure, la vitamine K) d'où une diminution de leur valeur nutritive ;

- une peroxydation des lipides ;

- un risque microbiologique avec formation de micro-organismes mutants résistant à la

radioactivité tels que Clostridium botulinum qui peut alors devenir très toxique ;

- une accumulation de résidus radioactifs dans l'environnement ;

- une baisse des qualités organoleptiques (odeur et saveur essentiellement). Elle peut en outre

engendrer :

- une dénaturation des protéines d'où une augmentation de leur biodisponibilité (identique à

celle constatée par la chaleur).

II.2 Traitements chimiques de stabilisation

Les agents chimiques sont très nombreux mais ils ne peuvent pas tous être utilisés comme

antiseptiques ou désinfectants. Certains sont des poisons cellulaires très toxiques (cyanure).

D'autres, tels que les sulfamides qui ont un rôle thérapeutique, ont un coût élevé. Le choix

d'un agent chimique dépend de l'usage auquel il est destiné, de son activité, de sa toxicité, de

sa stabilité, de son pouvoir corrosif ou colorant, de son odeur, etc.

De nombreux polluants chimiques minéraux ou organiques ont une activité de stabilisation

qui gêne ou empêche leur dégradation et peut perturber le fonctionnement des systèmes

d'épuration.

II.2.1 Traitements oxydants oxygénés

Le peroxyde d'hydrogène H202 (ou eau oxygénée) est un antiseptique efficace à 3% (10

volumes) en solution aqueuse. Son utilisation est limitée en raison de sa décomposition rapide

et du fait que des micro-organismes catalase + sont résistants. Les perborates et les persulfates

alcalins, qui en présence d'eau donnent du peroxyde d'hydrogène, sont utilisés en hygiène

Page 28: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

22

dentaire. L'ozone (03) est un produit utilisable pour la désinfection de l'eau. Le permanganate

de potassium et le peroxyde de zinc sont également des oxydants désinfectants.

II.2.2 Chlore et dérivés

Le chlore gazeux et ses dérivés constituent les antiseptiques les plus communs qui sont

employés pour le traitement des eaux de boisson, de piscine, pour la désinfection des locaux,

d'objets contaminés, etc. Les formes gazeuses sont difficiles à manipuler. Les composés

liquides tels que les hypochlorites et certaines chloramines sont plus utilisés. L'hypochlorite

de sodium (CIONa : eau de Javel) est généralement utilisé à 10° chlorométriques. Le dioxyde

de chlore est employé pour la stérilisation et la désodorisation de l'eau. Les chloramines

comme la clonazone ou la chloramine T permettent d'obtenir des actions plus durables mais

leur efficacité est moindre. L'action est complexe : l'oxygène naissant et le Cl- tuent les micro-

organismes, y compris les virus. Les formes sporulées sont plus résistantes (elles exigent des

concentrations cent fois plus élevées). Le pH et la température jouent un grand rôle : le pH

contrôle les équilibres entre chlore libre, acide hypochloreux, ion hypochlorite. L'acide

hypochloreux est la forme la plus active.

II.2.3 Autres halogènes : iode et dérivés

L'iode est peu soluble dans l'eau, mais facilement soluble dans l'alcool ou des solutions

aqueuses d'iodure de potassium ou de sodium. Les solutions iodo-iodurées (iode et iodure) ou

teintures d'iode sont utilisées pour désinfecter les plaies superficielles. Certains détergents

peuvent solubiliser l'iode et lui servir de support : iodophores (poly-vinylpyrrolidone iodée =

bétadine).

Le brome et ses dérivés peuvent sous certaines conditions être employés pour la désinfection

de l'eau.

II.2.4 Métaux lourds et sels

Certains métaux ont un effet microbicide même à faible concentration en raison des

interactions qu'ils peuvent avoir avec les protéines cellulaires. Les sels de métaux lourds les

plus utilisés sont les sels d'argent de mercure, de cuivre, de zinc. Certains sont utilisables pour

la stérilisation d'eaux de piscine (argent, cuivre), d'autres pour des antiseptiques

(mercurochrome, nitrate d'argent).

II.2.5 Alcools

L'éthanol (CH3CH2OH) présente un bon effet microbicide pour des dilutions de 50 % à 70 %.

Il est inactif sur les formes sporulées. Il est utilisé comme désinfectant cutané, mais son action

est superficielle : il dénature les protéines. Le méthanol est moins actif et plus nocif. Les

Page 29: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

23

alcools supérieurs (propylique, isopropylique, butylique, amylique) ont un pouvoir

bactéricide qui augmente avec leur masse molaire, mais leur solubilité dans l'eau diminue

parallèlement, ce qui limite leur usage. Les glycols sont des désinfectants de surfaces.

II.2.6 Phénols, crésols, autres composés phénoliques et aromatiques

Le phénol et ses dérivés (hexachlorophène, crésol, créosote, résorcine, thiobisphénol) sont

utilisés comme agents microbicides. Cependant ces produits sont relativement peu actifs en

particulier sur les formes sporulées. L'action du phénol est atténuée en milieu alcalin et en

présence de matières organiques. Certains antioxydants phénoliques : butylhydroxyanisol

(BHA), butylhydroxytoluène (BHT), tributylhydroxyquinone (TBHQ) présentent des

propriétés antimicrobiennes intéressantes. D'autres produits à cycle aromatique ont un bon

pouvoir antimicrobien : chlorhéxidine (antiseptique basique), salicylanilide, carbanilides.

II.2.7 Colorants

Leur pouvoir antiseptique est variable. Ils sont utilisés pour des usages locaux ou généraux

(désinfection des plaies, désinfectant urinaire). Ils jouent un grand rôle au laboratoire dans les

milieux sélectifs. Les principaux sont : bleus de méthylène, vert malachite, vert brillant, violet

de méthyle, violet de gentiane, acridines. Certains agissent en altérant la membrane, d'autres

se complexent avec les acides nucléiques. Plusieurs ont une action sélective sur les bactéries

: le cristal violet, le vert brillant, la verte malachite inhibent les bactéries Gram + ; l'éthyle

violet inhibe les Bacillus et sélectionne les Enterococcus.

II.2.8 Savons et détergents

Les savons ont un pouvoir antiseptique qui varie en fonction des espèces. Leur action est liée

à l'effet tensioactif : abaissement de la tension superficielle et augmentation du pouvoir

mouillant de l'eau. On peut citer le ricinoléate de sodium, les germes sont éliminés par rinçage.

Le pouvoir mouillant et émulsifiant des groupements cationiques lipophiles est élevé : ils sont

bactériostatiques à faible concentration, stables et d'utilisation facile. Ils sont toxiques par

ingestion et sont utilisés comme désinfectants de la peau ou pour le nettoyage et la

désinfection du matériel.

II.2.9 Acides, anhydrides, aldéhydes

Les acides ont une action antimicrobienne indirecte par effet du pH. En outre, certains ont une

action propre : acide acétique, benzoïque, caprylique, déhydroacétique, peracétique,

propionique, sorbique. Des produits soufrés comme l'anhydride sulfureux (SO2), les sulfites

(S03), bisulfites (HSO3), et métabisulfites (S205) peuvent aussi être des agents très efficaces.

Page 30: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 2 : Les traitements physiques et chimiques…

24

Les vapeurs de formaldéhyde obtenues par chauffage d'une solution diluée de formol ou de

ses produits de polymérisation sont de bons agents antimicrobiens. Leur pouvoir bactéricide

augmente avec la température et l'humidité. Pour la désinfection des locaux, on rajoute de

l'ammoniaque pour diminuer la toxicité ; dans ces conditions, le formol donne avec

l'ammoniac un composé inodore : l'hexamine. Le glutaraldéhyde (à 2 % dans l'eau) est aussi

un bon agent.

II.2.10 Essences volatiles et huiles essentielles

Les essences naturelles ont un pouvoir bactéricide lié à la présence de composés phénoliques,

d'alcools, etc. On peut citer le composé actif : eucalyptol, thymol, etc., utilisés parfois comme

conservateurs alimentaires.

II.2.11 Autres traitements

Les solvants des lipides sont actifs sur certaines bactéries et les virus enveloppés (éther).

Des gaz sont employés pour la désinfection de produits instables à la chaleur et la désinfection

de locaux ou d'objets. L'oxyde d'éthylène est gazeux à température ordinaire (il est

inflammable) et liquide au-dessous de 10 °C. La β-propionolactone, liquide à température

ordinaire, émet des vapeurs très actives (vingt-cinq fois plus que le formol et mille fois plus

que l'oxyde d'éthylène) : elle est utilisée pour stériliser des objets, des milieux de culture, etc.

Elle est hydrolysée en milieu aqueux en acide β-hydroxypropionique inactif.

Page 31: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 3 : Biotechnologie et microbiologie industrielle

25

Chapitre 3 : Biotechnologie et microbiologie industrielle

Afin de comprendre l’effet des différents traitements sur les denrées alimentaires, il serait

intéressant d’étudier les micro-organismes responsables des différentes altérations alimentaires.

I. Définitions

I.1 Les biotechnologies

Ensembles des techniques faisant appel aux cellules vivantes dans

le but de rendre possible ou de faciliter la synthèse ou la

transformation d’un produit.

I.2 Le génie génétique

Ensemble des techniques tirant profit de l’universalité du

code génétique et permettant de commander à un organisme vivant d’exécuter un

programme génétique provenant d’un autre organisme.

II. Le début des biotechnologies : sélections et amélioration des souches

II.1 Techniques traditionnelles

Collecte d’échantillon (eau, sol, aliment avariés…etc.) ;

Criblage des souches ;

Hybridations ;

Mutations aléatoires (mutagenèse chimique ou physique).

Exemple

Penicillium notatum (1228)

Criblage

Penicillium chrysogenum (1943)

Mutagenèse

Rendement 55*supérieur

Penicillium

II.2 L’apport des techniques de l’ADN recombinant

II.2.1 Les techniques

Enzymes de restriction et de modification, synthèse d’ADN synthétique, PCR, mutagenèse

dirigée, vecteur de clonage…etc.

Page 32: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 3 : Biotechnologie et microbiologie industrielle

26

II.2.2 Des génotypes à la carte

Combinaison de séquences d’ADN d’origine animal, végétale et procaryote :

organisme génétiquement modifié

Modification de l’expression d’un produit

Conception de protéines modifiées

Transfert de gènes des micro-organismes ou dans des eucaryotes

Pour répondre aux exigences des industriels !

II.2.3 Les techniques de transfert de gènes

Transformation chimique (Cacl2) par choc thermique (procaryote)

Transformation électrique : procaryotes, levures, cellules animales

électoporation

Page 33: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 3 : Biotechnologie et microbiologie industrielle

27

Canon à ADN : cellules végétales

Utilisation de protoplastes

Page 34: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 3 : Biotechnologie et microbiologie industrielle

28

Conjugaison naturelle avec le plasmide Ti Agrobacterium

II.3 Les domaines d’application des biotechnologies

II.3.1 Biotechnologies et Agro-alimentaires

Les biotechnologies jouent un rôle important dans le secteur des industries, de l’agro-

alimentaire, ainsi que pour la mise au point de processus industriels innovant.

Ces industries utilisent la biotechnologie industrielle pour : • réduire leurs coûts, • augmenter

leurs bénéfices, • augmenter la qualité de leurs produits, • optimiser leur procédé et son suivi, •

améliorer la sécurité et l’hygiène de la technologie, • respecter la législation sur

l’environnement.

Quelque exemple

Les huiles industrielles

Elles sont synthétisées à partir de matières premières fossiles, dont les ressources sont limitées.

Il est donc nécessaire de s'orienter vers d'autres ressources renouvelables. Parmi de nombreux

exemple on peut citer celui destiné à l'obtention d'un colza transgénique à haute teneur en acide

gras érucique ou ricinoléique pour la production de lubrifiants, de matières plastiques, etc. Cette

stratégie devrait favoriser le développement de lubrifiants et de plastiques biodégradables.

Exp : Colza résistant à un herbicide total par :

1) Surexpression de la molécule cible

2) Mutation de la cible

3) Expression d’une enzyme inactive

Les colorants

Un exemple original est l'obtention de cotons transgéniques de couleur grâce à l'introduction

d'un gène bactérien ou végétal codant pour un pigment. Ceci évitera l'utilisation de teintures

chimiques difficilement recyclables.

Page 35: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 4 : Problèmes microbiologiques et bonnes pratiques…

29

Chapitre 4 : Problèmes microbiologiques et bonnes pratiques

hygiéniques dans la filière fruit et légume

Les fruits et légumes constituent une part importante de notre alimentation. Ils sont consommés

sous formes de produits frais ou transformés (surgelés, conserves, produits fermentés), à l’état

cru ou après cuisson. Une nouvelle forme de présentation vient d’apparaitre récemment, il s’agit

de produits frais lavés, découpés, emballés et prêts à être consommés : ce sont les produits dits

de 4ème gamme.

Selon la nature de la partie comestible de la plante, on distingue habituellement les légumes

racine, bulbe, tubercule, tige feuille, fleur, les fruits et les graines. Chaque type possédant des

caractéristique physiologiques particulières et ayant vécu dans un environnement différent, la

nature de sa microflore et les conséquences sur la conservation du produit seront chaque fois un

cas particulier. Il n’est donc question d’examiner la microflore de chaque type de légume ou de

fruit, mais aussi d’étudier les caractéristiques telles que la physiologie des fruits et légume,

origines des contaminations, développement des micro-organismes et leurs conséquences).

I. Problèmes microbiologiques

I.1 Microflore des fruits et légumes

- Flore originelle

Elle est constituée par une flore saprophyte très abondante en relation étroite avec

l'environnement (air, sol, eau) et éventuellement par une flore phytopathogène. Les principaux

germes saprophytes rencontrés sont des bactéries des flores banales Gram+ et Gram- (bactéries

corynéformes, actinomycètes, microcoques, streptocoques, staphylocoques, sporulées,

coliformes, germes du groupe Pseudomonas, etc.), des levures très variées et des moisissures

souvent sous leur forme de dissémination (Aspergillales, etc.).

La flore phytopathogène peut être classée dans la flore banale en ce qui concerne l'aspect

sanitaire vis-à-vis des consommateurs car les germes qui la composent ne présentent

généralement pas de danger pour l'homme et les animaux. Cette flore ne se retrouve d'ailleurs

pas toujours dans la partie du végétal qui est consommée. Les germes phytopathogènes sont

des bactéries appartenant le plus souvent au groupe Pseudomonas (Erwinia, Xanthomonas, etc.)

ou à celui des corynéformes (Corynebacterium, etc.).

- Flore de contamination

La contamination s'effectue par le sol, l'air, le fumier, l'eau d'arrosage, l'eau de lavage, les mani-

pulations, les prédateurs et en particulier les insectes. La flore de contamination est très voisine

de la flore saprophyte. Cependant, il peut se rajouter à cette occasion des germes pathogènes

Page 36: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 4 : Problèmes microbiologiques et bonnes pratiques…

30

que l'on ne rencontre pas habituellement sur les produits, germes transmis par l'eau, le fumier

ou les manipulateurs et qui pourront avoir une incidence sur la valeur sanitaire des produits. On

peut donc rencontrer exceptionnellement : des staphylocoques, des Entérobactéries pathogènes

(Salmonella), des parasites (Taenia, amibes, etc.), des virus (Citrus psorosis virus, etc.).

I.2 Altérations des fruits et légumes

Il y a diverses possibilités de détérioration d'origine microbienne.

- Des germes phytopathogènes peuvent agir sur la plante et gêner le développement de la partie

consommable sans contamination de celle-ci : une maladie affectant la racine aura une

incidence sur la qualité des feuilles (action de Plasmo-diophora sur le choux), une autre

affectant les feuilles aura une incidence sur les tubercules (action de Phytophtora sur la pomme

de terre) ou les fruits (action de Taphrina sur le pêcher).

- Des germes phytopathogènes peuvent agir en altérant la partie comestible pendant le

développement de la plante, avec éventuellement poursuite de l'action après la récolte (parasites

latents).

- Enfin des germes saprophytes peuvent agir après la récolte à la suite d'une contamination,

d'une altération physique (blessure) ou de modifications physicochimiques de la substance

végétale.

- Au niveau des produits récoltés, les altérations sont souvent liées à des facteurs non

microbiologiques qui vont permettre la pénétration ou l'action des micro-organismes.

Il est difficile de présenter et de classer les différents types d'altération subis par les produits

végétaux destinés à l'alimentation. On peut cependant définir des grandes catégories.

La pourriture molle : elle se traduit par un ramollissement, un noircissement, une perte

d'eau due à la fermentation des substances pectiques avec dégagement de mauvaises odeurs.

On la rencontre souvent chez les fruits (fruits à pépins « blets ») et les racines et tubercules.

Elle est d'origine bactérienne (Erwinia par exemple) ou fungique (Rhizo-pus nigricans,

Sclerotinia sclerotinium, etc.).

La viscosité avec surissement : elle est due à des germes cellulolytiques ou

pectinolytiques fongiques (Trichoderma, Fusarium, Aspergillus, etc.) ou bactériens

(Arthrobacter, Cellulomonas, etc.). On la rencontre chez les légumes verts.

Le développement d'une moisissure colorée : sous l'influence de divers types de

moisissures, il peut y avoir un développement mycélien abondant avec sporulation, ce qui

entraîne l'apparition de zones colorées et également la dégradation de la structure sous-jacente.

Les germes les plus fréquemment incriminés sont : Botrytis (pourriture grise) ; Penicillium

(pourriture bleue ou verte) ; Cladosporium, Trichoderma (pourriture verte) ; Phytophtora ;

Page 37: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 4 : Problèmes microbiologiques et bonnes pratiques…

31

Bremia (mildiou = pourriture blanche) ; Alternaria, Aspergillus (pourriture noire) ;

Trichothecium (pourriture rose) ; Fusarium (pourriture rose ou rouge) ; Sclerotinia (pourriture

brune), etc.

Les autres dégradations : Diplodia, Phomopsis, Fusarium, etc. peuvent entraîner le

«coulage» des fruits ; Colletotrichum lindemuthianum cause l'anthracnose qui se manifeste par

des taches noires ou brunes sur des feuilles, fruits et gousses.

II. Les bonnes pratiques hygiéniques dans la filière légume et fruit

II.1 Intérêt et effets du froid

Le froid réduit les processus métaboliques et limite donc les pertes d’eau, la croissance et

l’activité des parasites au cours de la conservation. Il allonge la survie et maintient la fermeté

et la qualité de produit. Cependant, toutes les réactions ne sont pas ralenties à la même vitesse

et des désordres physiologiques peuvent se produire (accumulation de sucres dans la pomme

des terre à trop basse température, brunissement des pommes, pèche et bananes, amollissements

des tomates) ; ils facilitent le développement d’agents pathogènes. La température de stockage

doit être adaptée au végétale pour prendre un compte ces désordres.

L’effet bénéfique du froid sur la prolongation et la durée de conservation des fruits et légumes

sera d’autant plus marqué que la réfrigération sera précoce. Cependant, les techniques

habituelles de production frigorifique dessèchent les produits st nuisent à la qualité. Le procédé

dit « froid humide » ne présente pas cet inconvénient.

II.2 Humidité relative

La cuticule des végétaux régule les échanges avec l’atmosphère et les protège contre les

agressions des micro-organismes vivant en équilibre à sa surface. La dessiccation perturbe la

structure de cette pellicule protectrice qui ne joue plus son rôle et l’équilibre entre les différentes

composantes de la microflore va être rompu ; les parasites latents et la flore saprophyte peuvent

alors se multiplier et exprimer leurs enzymes lytiques.

Le stockage dans une enceinte ou règne une humidité relative équilibrée avec l’activité de l’eau

du produit évite la dessiccation. La conjonction du froid et de l’humidité doit être telle qu’il ne

se produit pas de condensation (conditions différentes du point de rosée) dans laquelle les

micro-organismes peuvent se multiplier puis altérer les produits.

II.3 Atmosphère contrôlée

La respiration des tissus peut être ralentie en diminuant le taux d’oxygène de l’ambiance, la

consommation de substrat baisse et il en résulte un allongement de la durée de survie des

produits, donc une diminution des altérations microbiologiques. La raréfaction de l’oxygène est

Page 38: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 4 : Problèmes microbiologiques et bonnes pratiques…

32

cependant limitée par les risques de fermentation si la teneur descend en-dessous de 2% ; de

même, le taux de gaz carbonique ne doit pas excéder 6-10% pour éviter les désordres

physiologiques.

La technique des atmosphères contrôlées, conjuguée à la réfrigération, est surtout utilisée pour

la conservation des fruits ; sa généralisation pour les légumes (moins fragiles) ou des produits

de moindre valeur est encore limitée en raison de son cout et des difficultés de mise en œuvre.

II.4 Opérations de récolte, conditionnement et transport

Nous avons déjà évoqué l’influence néfaste de toutes les opérations qui blessent ou meurtrissent

les végétaux en survie et permettent donc le développement des différentes composantes de la

microflore lorsque les conditions seront favorable. De même, une bonne hygiène des locaux de

stockage, des instruments de manutention et e découpe limitera l’altération par différentes

parasites pouvant trouver, dans ces endroits, des conditions idéales (Penicillium, Alternaria,

etc.).

Page 39: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques…

33

Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques dans les

industries agro-alimentaires

Au cours des dernières années, de nombreuses innovations technologiques ont été réalisées pour

rendre les méthodes de l’industrie des aliments plus efficaces, plus sûrs, moins encombrants,

moins énergivores ou encore, plus respectueux de l’environnement.

Nombreuses opérations, thermique et mécanique, de contrôle microbien et de récupération

d’énergie reconnus pour leur efficacité sont présentées dans ce chapitre.

I. Les principales opérations technologiques

I.1 Opérations mécaniques

I.1.1 Procédés de décantation et de centrifugation

a. La décantation

La décantation est un procédé permettant de séparer :

Soit une phase solide de matières en suspension dans un liquide de masse volumique moindre ;

Soit deux phases liquides non miscibles de densités différentes.

Dans les deux cas, l'action consiste à laisser reposer les phases en contact et à attendre un temps

suffisant pour qu'elles se séparent sous l'action de la pesanteur. C'est une opération simple mais

longue, ne nécessitant que peu de matériel, donc peu coûteuse, mais peu sélective. Elle ne met

en jeu qu'une force extérieure constante, la pesanteur, et ne nécessite que d'éviter toute agitation

ou toute action de remélange, une fois que la séparation est faite.

Applications : la décantation est largement utilisée dans les industries des huiles pour la

séparation de certains composants indésirables, dans l'industrie des jus de fruits et légumes lors

des opérations de collage et d'enzymation visant à éliminer les pectines responsables du trouble

des jus.

b. La centrifugation

La centrifugation est une technique qui permet la séparation des composés d’un mélange en

fonction de leur densité sous l’action d’une force centrifuge. Elle permet de récupérer un

précipité (culot) et un surnageant. Le mélange à séparer peut être constitué de deux phases

liquides ou de particules solides en suspension dans un liquide.

L’ultracentrifugation utilise des vitesses de rotation encore plus grandes (allant jusqu’à 75000

tours par minute) et permet la sédimentation de particules ultramicroscopiques.

Applications : la centrifugation occupe une place importante dans les industries laitières pour

la séparation de la matière grasse du lait ou l'élimination de spores microbiennes. Elle trouve

Page 40: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques…

34

également des applications les biotechnologies (cultures microbiennes, production de vaccin,

d'enzyme...) pour la séparation des phases biotique et abiotique.

I.1.2 Procédés de filtration et d’extraction par pression

a. La filtration

La filtration est une méthode mécanique permettant de séparer une phase continue (liquide ou

gazeuse) et une phase dispersée (solide ou liquide) initialement mélangées. La séparation se fait

en faisant passer le mélange au travers d'un milieu filtrant, milieu poreux adapté aux

caractéristiques de la suspension à filtrer, sous l'action d'une force de pression fournissant à la

suspension l'énergie nécessaire qui lui permet de traverser le milieu poreux. Elle suppose donc

de définir le média filtrant adapté, ainsi que ses conditions de mise en œuvre, c'est-à-dire le

filtre et son environnement.

Pratiquement, l'application de la filtration aux méthodes analytiques concerne le plus souvent

les suspensions (solides dispersés dans un liquide) ou les fumées (solides dispersés dans un gaz)

qui font appel aux mêmes milieux de filtration. Le cas des brouillards (liquide dispersé dans un

gaz) ou des émulsions (dispersion d'un liquide dans un autre liquide non miscible) ne sera pas

abordé, seule la séparation solide-liquide étant retenue.

Applications : épuration bactérienne du lait écrémé ; standardisation en caséines ;

fractionnement de la matière grasse globulaire du lait entier ou enrichi ; production de jus de

pomme clarifié ; déminéralisation de jus de fruits et légumes (stabilisation du concentré de

betterave rouge) ; clarification de la gélatine ; épuration biologique de l’eau ; séparation

d’acides aminés et de peptides du lait ; traitement d’effluent.

b. Extraction par pression

A partir d’un produit composé de solides et de liquides, l’extraction par pression (ou pressage)

permet de séparer les liquides en leur appliquant une pression extérieure. Le produit est supporté

par une paroi ou une toile permettant le passage du liquide.

Applications : en industrie agro-alimentaire, cette opération est relativement répandue et est

utilisée à : extraire le jus (raisins, fruits, tomates) ; extraire l’huile (olive, graines oléagineuses) ;

débarrasser de son sérum le caillé de fromage ; concentrer en matière sèche (pulpe de sucrerie

de betterave, divers déchets et boues.

I.1.3 Broyage

Le broyage consiste à diminuer la taille des particules d’un solide divisé. Le but peut être

d’augmenter la surface d’échange entre le solide pulvérulent et le milieu extérieure, liquide

(dissolution) ou gaz, ou bien de faciliter le mélange avec un autre solide, ou d’augmenter les

transferts dans des opérations de séchages, refroidissement ou chauffage, extraction, etc. Aussi,

Page 41: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques…

35

cette opération est –elle très répondue dans l’industrie alimentaire. On peut classer les broyeurs

en trois grandes familles de fonctions :

- Broyage grossier : dans cette catégorie, on part de solides de grande taille pour obtenir des

éléments de dimension de l’ordre de cm. Cette catégorie des broyeurs opérant par

« découpage » :

broyeurs à couteaux, employé pour des viandes congelés ;

râpes à betteraves, pour faire les cossettes avant extraction du sucre, à pomme de terre

avant extraction de l’amidon, etc. ;

hachoirs à luzerne avant séchage ou à canne à sucre avant pressage.

- Broyage fin : cette catégorie donne des particules de dimensions se situant entre 1 cm et 0,1

mm. C’est dans ce domaine que l’on trouve le plus d’applications alimentaires :

broyeurs à disque, utilisés en particuliers pour faire en continu des farines grossières de

céréales, de tourteaux, etc.

broyeurs à cylindres, machines extrêmement répondue en IAA, surtout en industrie de

céréales, dérivées des moulins à meules de pierre (encore utilisés dans des cas spéciaux

comme pour les grains de moutards).

- Broyage ultra fine : ces broyeurs concernent de faible tonnages de produits, mais ils se

développent depuis quelque années en IAA pour des produits de forte valeurs : épices,

pigments, principes actifs, cellules de levures, sucres, etc. Le diamètre moyen des particules est

de 100 à 10μm. Le mode de broyage est ici principalement par attrition, c'est-à-dire abrasion

des grains sur eux-mêmes et/ou sur les organes métalliques du broyeur.

I.1.4 Agglomération et enrobage

L’agglomération désigne des techniques d’accroissement de la taille de solides divisés par

« collage » de n grain. L’enrobage de particules solides consiste à recouvrir leur surface par des

substances solidifiées à l’état finale.

Les principaux objectifs pour l’agglomération sont les suivants :

une modification de la densité de la poudre à des fins technologiques ou commerciales

et de la compressibilité et de l’aptitude au compactage, au stockage en vrac ;

une amélioration de la coulabilité, de l’aptitude au mélange en phase solide ;

une augmentation de la mouillabilité, une meilleur aptitude à la dispersion et à la

dissolution des agglomérats dans un solvant (boissons instantanées).

Les principaux objectifs de l’enrobage de particules sont les suivants :

protection de substances sensibles vis-à-vis de l’environnement tel oxygène, l’humidité,

la lumière ;

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Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques…

36

séparation de substances actives incompatibles entre elles au sein de l’entité enrobée ;

amélioration de la dureté, de l’apparence, mise en forme des particules ou texturation

de la surface (lissage) ;

dissimulation d’une odeur ou d’un gout, aromatisation ou coloration d’un solide ;

libération contrôlée d’un principe actif à travers l’enrobage (désintégration, dissolution,

diffusion en fonction de la température, du pH, etc.).

I.2 Opérations thermiques

I.2.1 Chauffage par champs électriques et électromagnétiques

Ces techniques de chauffage permettent de générer de la chaleur au sein de la matière et ne sont

donc pas des apports strictement surfaciques ; le champ s’établit ou l’onde pénètre plus ou

moins profondément dans la matière selon le champ utilisé et le produit auquel il est appliqué.

a. Onde peu pénétrante : le rayonnement thermique

Les transferts par rayonnement thermique peuvent donc se définir comme un échange d’énergie

entre un système matériel et le champ de rayonnement avec lequel il est en interaction. Ce mode

de transfert d’énergie est couramment rencontré dans les industries alimentaires.

Applications : de produits solides hors emballage (cuisson de biscuits avec effet de dorage en

surface) ; de produits solides emballés (produits de boulangerie, pâtisserie ou viennoiserie sous

film plastique pour éviter le développement de moisissures). On peut aussi noter que les IR sont

couramment utilisés pour le chauffage des locaux.

b. Onde pénétrante : chauffage ohmique, micro-ondes et hautes fréquences (HF)

La mise en œuvre de ces champs est de deux types. Le champ peut soit s’établir entre deux

électrodes (HF et ohmique) soit provenir d’un rayonnement émis par une source ou antenne et

se propager selon les lois de l’optique. Dans le second cas, la « masse électrique » est constituée

par les parois métalliques qui confinent le champ (micro-onde). En chauffage ohmique on doit

avoir un contact intime entre le produit à chauffer et les électrodes, alors que la présence d’air

entre les électrodes et le produit n’est pas très gênante en HF.

Chauffage ohmique

Le passage d’un courant électrique au travers d’un matériau s’accompagne d’une production de

chaleur par unité de volume et de temps (W.m-3).

Applications : le chauffage ohmique convient à des solides que l’on veut chauffer à cœur,

baignant dans un liquide qui assure la continuité (cas de plus en sauce ou de fruits dans un

sirop).

Page 43: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques…

37

Micro-ondes et hautes fréquences (HF)

Elles correspondent à des rayonnements de fréquence compris entre :

- 3 et 30 MHz (longueur d’onde de 10 à 100 m dans l’air) pour les HF ;

- 0,3 et 3 GHz (longueur d’onde de 0,1 à 11 m dans l’air) pour les micro-ondes.

Les micro-ondes et les hautes fréquences agissent par polarisation d’un matériau isolant

(diélectrique). Des dipôles (molécule à charge électrique dissymétrique, par exemple) soumis à

un champ électromagnétique vont avoir tendance à s’orienté dans ce champ à la façon d’une

boussole. Si le champ est alternatif, ces dipôles oscillent d’un sens à l’autre et leur mouvement

s’accompagne de frottements producteurs de chaleur. Pour que ce frottement ait lieu, il faut que

ces molécules soient proches les unes des autres, que le matériau soit dense.

Applications : l’application classique des HF concerne la décongélation des grosses pièces de

viandes qui sont trop épaisses pour être traitées par un apport de chaleur en surface, que les

micro-ondes ne peuvent traverser et dont la forme est trop irrégulière pour un bon contact avec

les électrodes de chauffages ohmique. Il existe aussi des applications en phase finale de cuisson

de biscuit ou, pour uniformiser la teneur en eau, en tire avantage du chauffage à cœur pour

inverser le profil thermique.

- Les micro-ondes seront utilisées pour des produits de faible épaisseur, en cuisson,

pasteurisation de produits alimentaire emballés ou décongélation. Elles sont appliqués dans

deux types d’enceinte à parois métalliques appelés guides d’onde ou cavité (ces guide sont des

canaux rectiligne dont la section rectangulaire a des dimensions parfaitement définies en

fonction de la longueur d’onde).

I.2.2 Echangeurs de chaleur

Extrêmement répandus dans toutes les industries de transformation de la matière, ces

appareils permettent :

- de porter un fluide à la température nécessaire à une réaction (exemple pasteurisation,

stérilisation, fermentation) ou autre opération (évaporation, séchage, etc.) au moyen d’un autre

fluide chaud, d’un liquide caloporteur ou de vapeur d’eau en condensation ;

- de refroidir ensuite ce fluide par un fluide devant être chauffé, et ce faisant de récupérer de la

chaleur, et /ou per un fluide frigorigène ;

- de condenser une vapeur pour récupérer le produit à l’état liquide, ce qui permet aussi de

récupérer de la chaleur.

Page 44: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 5 : Les principales opérations technologiques…

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I.2.3 Evaporation

L’évaporation est l’opération consistant à concentrer une solution ou une suspension de

composés essentiellement non-volatils, appelés ici « matière sèche » par ébullition du solvant

qui est lui volatil (en générale l’eau).

Il s’agit donc d’une séparation thermique, qui suppose de fournir la chaleur latente de

vaporisation du solvant ΔHv, comme pour le séchage. Mais ici, à la différence du séchage, le

produit initial est forcément liquide, et le produit final appelé « concentré » doit rester un liquide

« pompable », malgré sa viscosité élevée après évaporation partielle du solvant. Dans l’industrie

alimentaire, le solvant est le plus souvent l’eau, mais d’autres substances volatiles peuvent

éventuellement se vaporiser en même temps : aromes, alcool, ammoniac, gaz dissous, etc.

Le but de l’évaporation est souvent multiple :

réduire le volume et le poids, afin de diminuer les couts de transport, d’emballage et de

stockage (mouts, concentrés de jus de fruits, lait, extraits de viande, etc.) ;

améliorer la conservation par la diminution de l’activité de l’eau du produit : sirop de

sucre, confiture, sérum de fromagerie,…Cependant, la concentration seule est rarement

suffisante pour empêcher tout développement microbien, et il faut souvent faire appel à

des moyens complémentaires (pH, conservateurs, techniques aseptique…), et les

concentrés sont éventuellement plus vulnérables à certaines détériorations chimiques.

le plus souvent, l’évaporation est une étape intermédiaire avant d’autres opérations

telles que la cristallisation, la précipitation, la coagulation, ou le séchage finale, sachant

qu’elle peut être beaucoup plus économe en énergie.

Quand on visage une concentration par évaporation en industrie alimentaire (IAA), il est

primordial de considérer les effets thermiques sur le produit, souhaités ou pas : coloration pour

les jus sucrés et jus de fruit, insolubilisation des protéines et gout « de cuit » pour le lait,

destruction thermique et/ou oxydative des pigments pour la tomate, des vitamines pour les

agrumes, des micro-organismes, etc.

Page 45: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

39

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des

aliments

I. Micro-organismes pathogènes

Le terme pathogène ("indique naissance de la douleur ") ou : entraîne une maladie. Les micro-

organismes pathogènes sont responsables des affections. Ce sont des organismes vivants

unicellulaires procaryotes, distinctes par une défection de noyau et d'organites. La plupart des

germes pathogènes sont capable de provoquer des troubles chez un être vivant. Il dépend de

son pouvoir invasif (capacité à se culbuter dans les tissus et à y établir un ou des foyers

microbien), et de sa capacité à produire des toxines.

I.1 Origine des micro-organismes pathogènes

La présence de micro-organismes dans les aliments n'ayant pas subi de traitement antimicrobien

est tout à fait normale. Sauf exceptions (quelques produits comme l'intérieur de l'œuf sont

naturellement stériles), la matière alimentaire brute contient des micro-organismes, la charge

microbienne pouvant être relativement élevée, de l'ordre de 102 à 106/g. La matière alimentaire

brute est d'origine végétale ou animale et la flore qui lui est associée est donc respectivement

celle naturellement présente sur les plantes et les animaux. Par ailleurs, de nombreux apports

exogènes peuvent accroître la charge microbienne.

La flore originelle est constituée la plupart du temps de micro-organismes commensaux

saprophytes ; cependant on peut y rencontrer des germes effectivement ou potentiellement

pathogènes (plantes ou animaux malades ou «porteurs sains»). Les aliments sont confrontés à

différentes sources de contaminations microbiennes. Par exemple, les végétaux sont contaminés

par l'air, le sol, l'eau, les engrais, etc. Les manipulations et les traitements technologiques sont

également impliqués. Les manipulateurs sont responsables de contaminations de contact ou de

contaminations indirectes. Si la présence d'une flore originelle peut être difficile à éviter, celle

liée aux contaminations peut être fortement réduite par l'hygiène. Au cours des opérations de

fabrication, la flore évolue qualitativement et quantitativement. Certains traitements sont

réalisés dans le but d'inhiber ou de détruire en totalité ou en partie la flore (traitements

antimicrobiens).

I.2 Les principaux groupes microbiens d'importance alimentaire

Il ressort de ce qui précède-que les microorganismes d'importance alimentaire sont ceux qui

sont soit naturellement présents sur un produit, soit ceux qui y ont été apportés par des

contaminations, soit ceux qui y ont été introduits volontairement tout au long de son histoire.

Page 46: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

40

Ces microorganismes ont trouvé dans le produit des conditions favorables a leur

développement.

a. Les bactéries

Les bactéries sont des êtres vivants unicellulaires (procaryotes), ce multiplie par scissiparité

ayant un diamètre qui varie entre (–0,1 à 2 μm / 0,5 à 10 μm long). Parmi les bactéries

pathogènes, on spécifie celles responsables de la majeure partie des altérations alimentaires :

Salmonella, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Campylobacyer jejuni, Listeria

monocytogenes.

Figure 1 : Forme d’une bactérie E.colli

b. Les champignons

Les champignons sont des êtres vivants unicellulaires (levures) ou pluricellulaires (moisissures)

(eucaryotes) ce multiplie par bourgeonnement (levures) ou formation de spores (moisissures)

sont diamètre varie entre (–1 à 100 μm.). Leur représentation dans les aliments est relativement

limitée. Pour les levures on les rencontre surtout dans les produits acides, sucrés, salés ou riches

en matières grasses. Les moisissures eux même on les rencontre principalement dans les

céréales et leurs dérivés, les produits laitiers, les viandes et charcuteries, les oléagineux, les

fruits et légumes, les fruits secs, les confitures et les boissons.

Figure 2 : Forme d’un champignon

Page 47: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

41

c. Les virus

Sont des germes pathogènes extrêmement petits, visibles seulement au microscope électronique

et qui ne peuvent s’accroître qu’à l’intérieur d’une cellule vivante. Quand une telle cellule a été

cognée par un virus, elle se transforme bientôt dans sa totalité en un amas granuleux de

nouveaux virus prêts à contaminer de nouvelles cellules. On peut mentionner : les Entérovirus,

le Virus de l’hépatite A, les Calicivirus, les Adénovirus, etc.

Figure 3 : Formes d’un virus

II. Microbiologie des viandes, des volailles, des produits laitiers, des produits

de la mer

II.1 Microbiologie de la viande et des volailles

Du point de vue nutritif, la viande est une substance riche en eau, en protéines de haute valeur

et en graisses mais elle contient très peu de glucides (glycogène). La viande est un substrat

favorable au développement des micro-organismes, essentiellement des micro-organismes

protéolytiques qui entraînent des modifications néfastes sur l'odeur, la couleur, la texture et

produisent des substances toxiques. Il s'agit donc d'un produit fragile, qui en raison du danger

présenté par les altérations et la présence éventuelle de germes pathogènes doit être strictement

surveillé. Le développement microbien est cependant gêné par la structure compacte, la

présence de téguments, et surtout par le stockage au froid. La viande évolue en dehors de toute

action microbienne. Après la mort de l'animal, on observe des modifications physico-chimiques

et enzymatiques : il y a d'abord une phase de rigidité cadavérique, puis une phase de maturation.

II.1.1 Flore de la viande

a. Flore originelle

La chair d'un animal sain vivant est pratiquement stérile. Chez un animal malade, il peut y avoir

contamination directe par le système lymphatique. La viande est donc susceptible de contenir

des germes pathogènes de l'animal et ces germes seront très souvent pathogènes pour l'homme.

La viande peut aussi se contaminer au moment de l'abattage à partir de la flore de l'intestin, de

la peau ou des muqueuses de l'animal.

Page 48: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

42

Des parasites, en particulier des helminthes cestodes (la taeniasis ou «ver solitaire »), nématodes

(Trichinella spiralis, agent de la trichinose) et des protozoaires (Toxo-plasma gondii, agent de

la toxoplasmose transmis par des viandes infectées), ainsi que des bactéries pathogènes peuvent

donc être présents dans la viande tel que les salmonelloses et fièvres typhoïdes causées par les

Salmonella ou la listériose causée par Listeria monocytogenes.

b. Flore de contamination

b1. Flores de contamination dues à l'abattage et à la première transformation

La contamination est issue de l'animal, du manipulateur ou du matériel. La viande peut être

souillée au cours des différentes étapes (abattage, saignée, éviscération, habillage c'est-à-dire

arrachage du cuir, échaudage pour les porcs, douchage, etc.). Il peut intervenir une

contamination croisée entre secteurs « propres » et «souillés» (déchets, viscères) de l'atelier. La

flore contaminant animale provient de la peau (microcoques, Pseudomonas dont P. fluorescens,

P. fragi, et autres germes de la flore banale Gram - staphylocoques dont S. aureus, lactobacilles,

streptomycètes) ou du tube digestif (coliformes dont Escherichia coli, Clostridium perfrin-

gens, streptocoques fécaux, éventuellement Entérobactéries pathogènes telles que Salmonella

et Shigella). On trouve dans cette flore des germes banaux et des germes néfastes du point de

vue sanitaire. Dans le cas des porcs, l'eau d'échaudage est un vecteur et un réservoir fréquent

de contaminations.

b2. Flores de contamination dues aux manipulations ultérieures

La viande peut être contaminée au cours du stockage et des manipulations ultérieures par de

nombreux germes provenant de l'air, du sol, des manipulateurs, éventuellement de l'eau de

lavage : il peut y avoir contamination croisée entre pièces de viande. Il s'agit le plus souvent de

Pseudomonas et autres germes Gram-, de bactéries sporulées comme Bacillus (dont B. cereus),

Clostridium (dont C. perfringens et éventuellement C. botulinum), de coliformes et

d'Entérobactéries pouvant être pathogènes (E. coli, Salmonella, Shigella), de staphylocoques,

de Listeria, de levures, de bactéries corynéformes (Brochothrix thermosphacta), de spores de

moisissures (Cladosporium, Sporotrichum, Geo-trichum, Thamnidium, etc.). La contamination

par les insectes peut être importante dans certaines conditions (exposition à la vente).

II.1.2 Évolution de la flore et dégradation de la viande

La viande crue est soumise à l'action de ses enzymes propres et à celle des micro-organismes.

L'action des enzymes est souhaitable car elle engendre un attendrissement de la viande : ce

processus est appelé mûrissement de la viande. L'action des enzymes a par contre des

conséquences souvent néfastes du point de vue microbiologique car elle favorise le

développement des germes.

Page 49: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

43

L'invasion des tissus par les micro-organismes dépend de plusieurs facteurs : l'état de santé et

de fatigue de l'animal, la charge microbienne de l'animal et en particulier de ses intestins, la

méthode de mort et d'équarrissage et les conditions d'entreposage de la viande.

Les germes se développent en fonction des caractères physiques (surface d'exposition à l'air,

découpage, etc. et chimiques (pH, teneur en eau, etc.) de la viande et des conditions extérieures

(aération, température). Les dégradations provoquées vont dépendre de ces différents facteurs.

Du fait des conditions d'entreposage à basse température, ce sont les germes psychrophiles qui

vont être les agents privilégiés de la détérioration des viandes, entraînant surtout des altérations

superficielles. À une température plus élevée, ce sont les putréfactions «profondes» qui sont

favorisées.

a. Dégradations aérobies

Il s'agit de dégradation survenant essentiellement en surface.

• Viscosité (ou poissage)

Elle est due au développement de bactéries (Pseudomonas, Achromobacter, Streptococcus,

Leuconostoc, Bacillus, Micrococcus et Lacto-bacillus), plus rarement de levures ou de

moisissures.

• Décoloration et verdissement

La décoloration résulte d'une oxydation sous l'action de lactobacilles, de Leuconostoc, de

levures. Le verdissement est lié à la production d'H202 et d'H2S qui modifient la myoglobine et

il est dû à des lactobacilles, à Brochothrix, etc.

• Pigmentations

Elles sont dues à des bactéries colorées ou à pigments diffusibles (Photobacterium,

Flavobacterium, Pseudomonas, Micrococcus, Serratia, etc.), à des levures (Rhodotorula, etc.)

et à des moisissures (Cladosporium herbarum, Sporotrichum carvis, Penicillium, etc.).

• Modifications des caractères organoleptiques

Elles interviennent par rancissement des graisses (Pseudomonas, levures, moisissures),

libération de composés responsables de goûts et d'odeurs indésirables (bactéries lactiques

agents de surissement, levures, actinomycètes). Brochothrix thermosphacta est une bactérie

psychrophile qui est souvent impliquée : elle libère des acides gras volatils, à odeur désagréable.

• Moisissement

Il est dû à Thamnidium, Mucor, Rhizopus, etc., moisissures parfois associées à des levures, et

il est surtout rencontré en atmosphère sèche. Ces dégradations de surface ne s'étendent

généralement pas vers l'intérieur sauf si la viande est atteinte physiquement (viande attendrie

mécaniquement ou viande hachée). Elles sont le plus souvent lentes et limitées. Elles n'ont

Page 50: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

44

généralement pas grande incidence du point de vue sanitaire, sauf si l'atteinte est très

importante.

• Putréfaction

Une putréfaction de surface peut être le fait de certaines espèces de Pseudomonas ainsi que

d'Entérobactéries.

b. Dégradations anaérobies

Elles se développent lorsque la viande a été hachée, désossée, découpée en profondeur,

conditionnée sous film plastique et dans tous les cas où des conditions anaérobies sont

présentes.

• Surissement

Il est provoqué par des bactéries à métabolisme libérant des acides organiques (acide formique,

acétique, lactique, butyrique, propénoïque, etc.) ou par des bactéries ayant une activité

protéolytique non putréfiante. Les principaux agents sont des bactéries lactiques, des coliformes

et autres Entérobactéries, des Clostridium butyriques, des Bacillus aéro-anaérobie (dont B.

cereus), des staphylocoques, etc.

• «Puanteur d'os »

Elle est liée à la présence de Bacillus et Clostridium et intervient dans les carcasses dont la

réfrigération est trop lente. L'action microbienne couplée à des modifications enzymatiques

génère des composés malodorants.

• Putréfaction

Elle est provoquée par des bactéries protéolytiques qui libèrent des composés soufrés, de

l'ammoniac, des amines, du scatol, de l'indole : il s'agit des Clostridium protéolytiques, putrides

et sulfito-réducteurs (C. sporogenes, C. perfringens), de certaines espèces de Proteus et d'autres

germes Gram- àéro-anaérobies et protéolytiques de la flore banale (fermentation putride).

Du fait de la nature des bactéries responsables, des dégradations causées (substances libérées)

et d'une éventuelle prolifération importante des germes, les détériorations anaérobies peuvent

être néfastes au point de vue sanitaire et entraîner des troubles plus ou moins graves chez le

consommateur (Entérobactéries pathogènes, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum,

Bacillus cereus, staphylocoques, etc.).

II.2 Microbiologie des produits laitiers

Le lait est, de par sa composition, un aliment de choix : il contient des graisses, du lactose, des

protéines, des sels minéraux, des vitamines et 87 % d'eau. Son pH est de 6,7. Il va être un

substrat très favorable au développement des micro-organismes. Le lait est utilisé sous de

nombreuses formes et il est la matière première de nombreux produits alimentaires.

Page 51: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

45

II.2.1 Flore du lait

a. Flore originelle

Le lait contient peu de micro-organismes lorsqu'il est prélevé dans de bonnes conditions à partir

d'un animal sain (moins de 103 germes/m L). Il s'agit essentiellement de germes saprophytes du

pis et des canaux galactophores : microcoques mais aussi streptocoques lactiques (Lactococcus)

et lactobacilles. Le lait cru est protégé contre les bactéries par des substances inhibitrices

appelées « lacténines » mais leur action est de très courte durée (1 heure environ).

D'autres micro-organismes peuvent se trouver dans le lait lorsqu'il est issu d'un animal malade

: ils sont généralement pathogènes et dangereux au point de vue sanitaire. Il peut s'agir d'agents

de mammites, c'est-à-dire d'infections du pis : streptocoques pyogènes (Streptococcus),

corynébac-téries pyogènes, staphylocoques, etc. Il peut s'agir aussi de germes d'infection

générale qui peuvent passer dans le lait en l'absence d'anomalies du pis Salmonella ; Brucella,

agent de la fièvre de Malte, et exceptionnellement Listeria monocyto-genes, agent de la

listériose ; Mycobacterium, agent de la tuberculose ; Bacillus anthracis, agent du charbon ;

Coxiella burnettii, agent de la fièvre, et quelques virus.

Les germes banaux du pis ne présentent pas de danger sanitaire mais peuvent se développer

abondamment dans le lait. Les autres peuvent être responsables de maladies ou d'intoxications

graves qui sont généralement limitées par la surveillance vétérinaire des animaux producteurs.

b. Flore de contamination

Le lait se contamine par des apports microbiens d'origines diverses :

- fèces et téguments de l'animal : coliformes, entérocoques, Clostridium, éventuellement

entérobactéries pathogènes (Salmonella, Shigella, Yersinia), etc.

- sol : Streptomyces, Listeria, bactéries sporulées, spores fongiques, etc. ;

- litières et aliments : flore banale variée, en particulier lactobacilles, Clostridium butyriques

(ensilages).

- air et eau : flores diverses dont Pseudomonas, bactéries sporulées, etc. ;

- équipement de traite et de stockage du lait : microcoques, levures et flore lactique avec lacto-

bacilles, streptocoques (Streptococcus, Lacto-coccus, Enterococcus), Leuconostoc, etc. Cette

flore est souvent spécifique d'une usine ;

- manipulateurs : staphylocoques dans le cas de traite manuelle, mais aussi germes provenant

d'expectorations, de contaminations fécales, etc. ;

- vecteurs divers (insectes en particulier) : flore de contamination fécale.

Parmi ces micro-organismes, il en est d'inoffensifs, d'autres de dangereux du point de vue

sanitaire, d'autres capables d'entraîner la détérioration du lait.

Page 52: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

46

II.2.2 Évolution de la flore et dégradation de lait

De nombreux micro-organismes peuvent se développer abondamment dans le lait en entraînant

par leur action des modifications de texture et de goût. Ces altérations vont dépendre des

conditions de stockage du lait (aération, température) et des traitements qu'il a subis.

• Surissement et acidification avec coagulation

Le pH normal du lait est de 6,6. La plupart des micro-organismes du lait sont capables de

fermenter le lactose en produisant une acidification qui entraîne la coagulation de la caséine.

Cette coagulation se produit à partir du pH = 4,6. Elle est facilitée par le chauffage du lait

acidifié. Les fermentations microbiennes responsables de l'acidification sont de type homo ou

hétéro lactique. Les germes incriminés sont variables en fonction du type de contamination du

lait et de la température de stockage. De 10 °C à 37 °C, le germe le plus fréquemment impliqué

est Lactococcus lactis (ex Streptococcus lactis) avec plus rarement association avec des

coliformes, entérocoques, microcoques et lactobacilles. Au-dessus de 37 °C, les germes en

cause sont Streptococcus thermophi-lus, Enterococcus faecalis (exp : Streptococcus fae-calis)

ou Lactobacillus bulgaricus.

Lorsque le lait a été pasteurisé, l'acidification est produite par des germes thermo tolérants ou

des sporulés ayant résisté (Clostridium, Bacillus). Lorsque des bactéries lactiques

hétérofermentaires interviennent, il y a un dégagement de gaz qui peut conduire à la formation

d'un caillé alvéolaire.

• Protéolyse

Elle est favorisée par un long stockage à basse température. La protéolyse peut se manifester

directement par l'odeur et par une légère alcalinisation du lait : les germes incriminés sont

Micro-coccus, Alcaligenes, Aeromonas, Bacillus, Clostridium, Pseudomonas et les autres

germes de la flore banale Gram-. Ces micro-organismes interviennent directement ou par

l'action de leurs enzymes thermostables. Pour Pseudomonas fluo-rescens par exemple, une

charge supérieure à 5. 106/m L doit avoir été atteinte pour que les enzymes protéolytiques

puissent avoir une action sur le lait. La protéolyse peut aussi se développer sur le caillé issu

d'une acidification : elle provoque alors la digestion de ce caillé.

• Filage

Il peut être dû à des agents non bactériens (excès de crème, coagulation de la lactalbumine par

chauffage), à une action microbienne indirecte (passage de leucocytes et de fibrine dans le lait

consécutivement à une mammite) ou à une action microbienne directe. Il est causé alors par les

capsules mucilagineuses de bactéries telles qu’Alca-ligenes viscosus, Micrococcus,

Enterobacter ou Leuconostoc, qui se développent à faible température.

Page 53: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

47

• Autres dégradations

Les Pseudomonadaceae et les sporulées (Bacillus cereus) peuvent dénaturer la matière grasse

par oxydation des acides gras insaturés, hydrolyse, ou les deux. D'autres germes, Pseudomonas

fluo-rescens ou Alcaligenes faecalis, peuvent provoquer une alcalinisation importante avec

formation d'urée, d'ammoniac et de carbonate. Lactococcus lactis var maltigenes peut donner

au lait un goût de caramel. Enfin des micro-organismes pigmentés peuvent entraîner des

colorations parasites : bleue (Pseudomonas syncyanea), jaune (Flavobacterium) ou rouge

(Brevibacterium erythrogenes).

II.3 Microbiologie des produits de la mer

La microbiologie du milieu aquatique va conditionner de façon importante celle des poissons,

mollusques et crustacés. L'eau des rivières, des lacs et des mares contient une flore importante.

Ces eaux peuvent être extrêmement polluées par les rejets humains et animaux et contenir donc

des germes pathogènes (Salmonella, Shigella, Vibrio, Clostri-dium perfringens, etc.). L'eau de

mer contient une flore voisine de celle des eaux douces mais cette flore est adaptée aux

conditions de salinité. À l'exclusion des eaux littorales, la mer est souvent moins polluée que la

plupart des eaux de rivière. La flore de l'eau de mer varie en fonction de nombreux facteurs :

proximité ou éloignement des côtes, surface ou profondeur, température, courants, etc. Elle

contient des germes appartenant à la flore Gram- saprophyte (Pseudomonas, Achro-mobacter,

Flavobacterium, Vibrio, Halobacterium, Photobacterium, etc.) et aux genres Micrococcus,

Sarcina, Corynebacterium, etc. Dans les zones littorales, la charge en microcoques peut être

très abondante et on rencontre des Entérobactéries (coliformes, Proteus, parfois, Salmonella).

Clostri-dium botulinum est fréquent dans certaines zones maritimes (type E dans la mer

Baltique). On peut rencontrer en outre dans l'eau de mer des virus (bactériophages et

entérovirus) et des parasites animaux et végétaux.

II.3.1 Flore microbienne

La viande des poissons et crustacés est riche en eau, en histidine, en azote non protéique, en

phosphore et en vitamines. Elle contient peu de glucides. La flore de ces produits est fortement

influencée par celle du milieu aquatique. On trouvera en outre une flore propre. Normalement,

la chair des poissons ou des crustacés est stérile : les régions contaminées sont les branchies, le

mucus qui recouvre la peau et le tube digestif. Chez les crustacés, outre le tube digestif, la

carapace supporte une pollution microbienne importante.

La flore de surface des poissons et crustacés d'eau de mer est constituée par des bactéries

appartenant aux genres Pseudomonas, Achromobacter, Aeromonas, Flavobacterium, Serratia,

Sarcina, Proteus, Vibrio, Bacillus, Corynebacterium, etc. La flore est plus ou moins

Page 54: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

48

psychrophile selon la température habituelle de l'eau. En eau douce, on rencontre en outre

Lactobacillus, Alcaligenes, Streptococcus, Brevibacterium. Cette flore de surface est très

variable au point de vue quantitatif (de 102 à 106 cellules/cm2). La flore intestinale est constituée

dans tous les cas de bactéries appartenant aux genres Achromobacter, Pseudomonas,

Flavobacterium, Escherichia, Clostridium, Vibrio, etc. Des contaminations ont lieu par

l'intermédiaire de l'environnement et des manipulations.

Les poissons possèdent parfois une flore pathogène propre, de bactéries (Vibrio parahaemolyti-

cus, Mycobacterium balnei, Nocardia asteroides, etc.), de virus, de champignons

(Ichthyophorus, Saprolegnia, etc.) et d'helminthes. Les maladies provoquées par ces germes sur

les poissons sont importantes du point de vue économique ; elles le sont moins au point de vue

sanitaire en ce qui concerne les consommateurs.

II.3.2 Altérations microbiennes

L'altération des produits aquatiques est due aux enzymes tissulaires et aux micro-organismes.

Ces derniers jouent un rôle très important. De nombreux facteurs conditionnent les modalités

de l'altération microbienne :

variété de poisson, pH de la chair, richesse en graisses ;

habitat du poisson, type et étendue de la contamination bactérienne ;

conditions de pêche et de stockage : conditionnement en milieu aérobie ou anaérobie

pouvant entraîner un écrasement des tissus ; présence ou non d'un étêtage et d'une

éviscération qui, faits dans de mauvaises conditions, ont une grande incidence de

contamination ; qualité microbiologique de la glace et des eaux de lavage ; température

de stockage, etc.

Comme pour la viande, il peut y avoir contamination croisée entre amont et aval d'une chaîne

de transformation. L'incidence de ces facteurs est du même type que pour les autres produits

carnés.

Les dégradations microbiennes proviennent de la flore de surface et de la flore intestinale : cette

dernière peut envahir les tissus après autolyse des viscères d'où l'intérêt d'une éviscération

rapide. À basse température, les germes les plus actifs sont les Pseudomonas, Achromobacter,

Aiteromonas et Flavobacterium ; à température ordinaire interviennent les Micrococcus et

Bacillus. Dans d'autres cas sont incriminés des coliformes, Proteus, Clostridium, etc. Ces

germes sont responsables de mauvais goût, de mauvaises odeurs, de surissement, de colorations

ou de décolorations, de dégradations et surtout de putréfactions des protéines et graisses.

L'altération aboutit le plus souvent à la libération d'ammoniac et d'amines comme la

triméthylamine (TMA) qui peuvent être globalement dosés (ou azote basique volatil total

Page 55: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

49

(ABVT). Il y a également production d'H2S, de diméthylsulfure, de méthyle mercaptan et autres

composés nauséabonds. Des amines toxiques comme l'histamine peuvent être formées à partir

d'acides aminés (ceci est fréquent chez certaines familles de poissons : Thonidés, Scombridés,

Clupéidés).

III. Flores technologiques (produits carnés, produits laitiers)

Flores, microflores, microbes, micro-organismes… des mots différents pour exprimer une

même idée : ces petites bêtes microscopiques qui interfèrent entre elles et avec leur milieu les

bactéries, les moisissures, les levures, etc. Si elles sont caractérisées « d’intérêt » pour

l’industrie agroalimentaire, c’est parce que l’écosystème microbien dans laquelle elles évoluent

participe à l’élaboration de typicité aromatique, de bénéfices santé, et même d’innocuité.

Les flores d’intérêt technologique, ou microflores, ont acquis une place incontournable dans la

recherche en alimentation ces dernières années. Elles sont utilisées dans diverses industries et

en particulier dans l'industrie alimentaire dans des buts variés :

1. La fermentation lactique est une étape essentielle dans, la fabrication des fromages et

yaourts, mais aussi de nombreux produits végétaux fermentés (ensilages, choucroute, olives,

cornichons, etc.) et la charcuterie (saucisson, jambon, etc.). Les fermentations lactiques outre

leur rôle organoleptique (acidification, sous-produits aromatiques), jouent un grand rôle de

stabilisation (par la baisse du pH et des phénomènes d'antibiose) et surtout un grand rôle sur la

qualité alimentaire : les ferments lactiques sont sources de facteurs de croissance. L’acide

lactique est préparé industriellement pour être utilisé comme additif alimentaire. Selon le cas,

on utilise. Des bactéries homo-(Streptococcus, Lactococcus, certains Lactoba-cillus, etc.) ou

hétérolactiques (Leuconostoc, autres Lactobacillus, etc.) ou un mélange, beaucoup plus

rarement des moisissures.

Les flores technologiques permettent de donner un goût spécifique aux aliments de façon

naturelle. C’est le cas par exemple pour le goût du beurre, affronté par les bactéries lactiques

du Diacétyle. Depuis peu, le Diacétyle est d’ailleurs employé comme arôme naturel pour

remplacer l’emploi même de beurre dans la formulation d’une denrée alimentaire. Autre

exemple de molécule aromatique : les lactones, qui permettent d’obtenir plusieurs arômes, tels

que des saveurs fruitées par exemple, ou même des arômes carnés.

2. Utilisations microbiennes

Production de biomasse : cette production peut s'effectuer dans différentes optiques :

soit dans un but de consommation alimentaire directe, soit comme source de métabolites après

lyse et extraction. Les principales fabrications sont celles de levure « diététique », de ferments

Page 56: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

50

de régénération de la flore intestinale, de « levure aliment» pour le bétail (Single Cell Protein),

de mycélium fongique (pour des extraits ou poudres destinés aux sauces et soupes), de

nourriture pour l'aquaculture (algues), ainsi que de levains pour la boulangerie, la fromagerie,

etc. Il faut signaler aussi que des micro-organismes peuvent être produits pour réaliser une lutte

biologique contre les insectes.

Production de métabolites : divers produits utilisables comme additifs alimentaires sont

fabriqués par fermentation microbienne. Des acides aminés comme la lysine, l'acide aspartique,

la thréonine ou l'acide glutamique sont utilisés pour complémenter les rations en alimentation

animale ou sont ajoutés à certains produits. Le glutamate est fréquemment employé comme

agent de sapidité. Des acides organiques (a. lactique, citrique, fumarique, gluconique, acétique)

sont utilisés comme agents d'acidification pour la conservation. Quelques vitamines sont

fabriquées par voie microbienne : l'acide ascorbique (vitamine C), la riboflavine (vitamine B2),

la cyanocobalamine (vitamine B12), la vitamine D, etc.

Bioconversions : Les bioconversions sont réalisées au moyen, soit d'enzymes libres ou

fixées, soit de cellules entières libres ou fixées. Lorsque l'on utilise le micro-organisme entier,

il joue le rôle d'une enzyme ou d'un complexe multienzymatique. L'intérêt des bioconversions

réside dans le fait que les transformations catalysées s'effectuent dans des conditions

expérimentales (pH et température) douces et que les molécules sont modifiées de façon

spécifique et sans réactions secondaires.

IV. Les micro-organismes sur les surfaces

Les micro-organismes retrouvés en surface sont ceux habituellement rencontrés dans l'eau, le

sol, l'air, les poussières et le personnel.

Le personnel

La contamination peut provenir aussi bien de personnes saines que malades ou guéries (porteurs

sains). La peau en général, les cheveux et autres pilosités sont très riches en micro-organismes

(102 à 104 germes/cm2 pour la peau). Les contaminations par manipulation sont d'abord des

contaminations de contact, essentiellement au niveau des mains. Les germes incriminés sont

surtout Staphylococcus, Streptococcus, etc. qui sont véhiculés par une peau saine ou par des

plaies, abcès ou furoncles. Le manque d'hygiène peut entraîner la présence sur la peau de

bactéries intestinales (contamination fécale : Salmonella). Des contaminations par aérosols

(toux, éternuement, mais tout simplement aussi respiration) peuvent également avoir lieu :

germes d'angines, de sinusites, aussi bien bactériens (streptocoques, staphylocoques, etc.) que

viraux. Par ailleurs, la contamination peut être liée aux vêtements.

Page 57: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

51

Le sol

Le sol et en particulier la terre végétale contiennent un très grand nombre d'espèces

microbiennes de types très divers (Bacillus, Clostridium, Streptomyces, Corynebacterium,

spores et conidies de Penicillium, Aspergillus, Mucor, Fusarium, etc.). Les produits les plus

exposés aux microorganismes du sol sont les fruits et légumes pour lesquels on retrouve les

problèmes posés par les micro-organismes des barrières de surface. Une autre particularité des

microorganismes du sol est leur aptitude à transformer des composés naturels en produits

toxiques pour l'homme.

L’air et les poussières

L'air et les poussières contiennent un très grand nombre de cellules microbiennes en suspension.

Ce sont surtout des bactéries, parfois des moisissures (Aspergillus, Penicillium, ...) et plus

rarement des levures (Torulopsis). Parmi les bactéries prédominent les Sporulantes et les

Micrococcus. Les caractéristiques de l'air peuvent influer sur le développement ultérieur des

micro-organismes dans le produit contaminé. C'est ainsi qu'un air humide favorise la croissance

d'Aspergillus repens alors qu'un air sec permet la prolifération de plusieurs autres moisissures

(Penicillium cyclopium ou Pleospora enfectoria, etc.) dans les produits d'industries sucrières.

L’eau

L'eau douce et l'eau salée contiennent un nombre variable de micro-organismes en fonction de

l'intensité de la pollution. Leur flore naturelle est constituée de bactéries aérobies Gram - dont

des Pseudomonas, Vibrio, etc. L'eau est utilisée abondamment dans l'industrie alimentaire :

cette eau peut contenir des micro-organismes variés et être à l'origine de contaminations. Les

micro-organismes rencontrés dans l'eau en plus de la flore hydrique normale peuvent avoir des

origines diverses : sol (Streptomyces, Bacillus, etc.), matières fécales (Entérobactéries,

streptocoques, etc.), plantes (spores et conidies fongiques), animaux, etc. L'eau peut être le

vecteur de micro-organismes pathogènes : Salmonella, Shigella, Yersinia, Vibrio, Listeria,

virus, protozoaires, etc. L'apport des micro-organismes issus de l'environnement peut se faire

directement ou par l'intermédiaire de vecteurs (insectes).

Les eaux usées sont de véritables bouillons de culture microbiens avec des flores d'origines

diverses et généralement un fort taux de germes fécaux.

V. Critères microbiologiques, plans d’échantillonnage

V.1 Critères microbiologiques

Les critères microbiologiques des produits alimentaires vise à fournir aux secteurs intéressés

un document facile à consulter au regard des différents critères microbiologiques fixés

Page 58: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

52

précisément par secteur et qui reprend les recommandations sur lesquelles le Service de la

sécurité alimentaire se base pour interpréter les résultats des analyses microbiologiques.

V.1.1 Applications des critères microbiologiques

L’application des critères et l’interprétation des résultats analytiques nécessitent de faire avec

discernement. L’analyse du produit fini ne peut, à elle seule, assurer l’innocuité des denrées

aliments. Par conséquent, la conclusion exhibée par les analystes à la suite d’une évaluation des

00résultats peut, dans certains cas, ne pas se limiter à l’application absolue du critère, mais aussi

intégrer d’autres substances de risque. Ce document ne couvre pas l’ensemble de toutes les

denrées alimentaires existantes. La microbiologie alimentaire est en évolution assidue en raison

des connaissances épidémiologiques et toxicologiques croissantes, de l’identification de

nouveaux germes infectieux, de l’évaluation du risque, ainsi que le changement continu de la

technologie alimentaire. Ce recueil ne peut donc être exhaustive et en l’absence d’un critère,

une évaluation particulière devra être effectuée et pourrait aussi conduire à une conclusion

d’aliment inhibé, avec risque pour la santé.

V.1.2 Caractéristiques des risques associés aux différents critères

Le critère microbiologique est « un ensemble de substances qualitatifs et quantitatifs incitant

les caractéristiques microbiologiques nécessaires attendues d’un aliment donné qu’il est

possible d’atteindre par des interventions appropriées ».

Il y a deux types de critères microbiologiques sont d’application : critères de sécurité

alimentaire et critères d’hygiène du procédé.

- Les critères de sécurité alimentaire (CSA) définissent l’acceptabilité d’un produit sur le

plan sanitaire et ils s’appliquent spécialement aux aliments mis sur le marché. Le non-respect

d’un critère de sécurité alimentaire emmène le retrait, le rappel, le retraitement ou le réemploi.

- Les critères d’hygiène du procédé (CHP) sont des indicateurs de l’acceptabilité du

fonctionnement hygiénique du processus de production ou de distribution. Le non-respect d’un

critère microbiologique d’hygiène du procédé emmène des actions correctives destinées à

endiguer l’hygiène du procédé (révision des bonnes pratiques d’hygiène et des instructions

HACCP et/ou une meilleure sélection des matières premières).

V.2 Plan d’échantillonnage

L’échantillonnage microbiologique est exprimé en fonction de plans à deux ou à trois classes,

selon le niveau de risque. Les plans à deux classes sont employés quand on ne tolère pas, dans

les produits, la présence d’une infection microbienne. L’échantillonnage à 3 classes est employé

quand on tolère la présence d’un certain niveau d’infection.

Page 59: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

53

V.2.1 Plan d’échantillonnage à deux classes

Dans un plan d’échantillonnage à deux classes, les échantillons analysés sont divisés en deux

catégories : satisfaisant et insatisfaisant, basées sur une valeur limite « m=M ».

Le plan d’échantillonnage à deux classes opine de qualifier clairement chaque unité

d’échantillonnage comme satisfaisant (bonne qualité microbiologique) ou insatisfaisant.

Dans certains plans, seule la présence d’un organisme spécifique, tel que Salmonella spp, est

inacceptable.

Dans d’autres plans, un nombre limité d’organismes peut être satisfaisant. Pour ces derniers,

une seule limite est avérée et est indiquée par « m ». Elle particularise un compte satisfaisant

d’un compte insatisfaisant. Le plan à deux classes rejette un lot si plus de « c » unités du nombre

« n » d’unités échantillonnées épiées sont insatisfaisants. En général, c=0 pour les germes

infectieux.

Plan d’échantillonnage à deux classes :

m

Satisfaisant Insatisfaisant

V.2.2 Plan d’échantillonnage à 3 classes

Dans un plan d’échantillonnage à trois classes, les échantillons étudiés sont divisés en trois

catégories : satisfaisant, acceptable et insatisfaisant. Un plan d’échantillonnage à trois classes

est employé s’il est acceptable que certains échantillons surpassent la limite inférieure (m) dans

la mesure où un niveau d’infection à risque (M) n’est pas dépassé. Les unités d’échantillonnage

montrant un résultat de moins de « m » sont satisfaisants ou de bonne qualité bactériologique.

Les unités prouvant un résultat entre « m » et « M » sont jugées comme étant acceptables

(médiocres), et les unités claustrant des comptes supérieurs à « M » sont insatisfaisants (non

conformes).

Exemples d’interprétations

• Si un seul échantillon dévoile une concentration supérieure à « M », il est considéré comme

insatisfaisant/non conforme pour le paramètre évalué.

• Dans le cas d’un échantillon récolté au hasard où « n » unités d’échantillonnage seraient

choisies dans un lot, le lot serait restitué si une unité présentait un résultat au-dessus de « M »

et/ou si plus de « c » unités avaient des résultats plus élevés que « m ».

Plans d’échantillonnage à trois classes :

Page 60: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

54

m M

Satisfaisant Acceptable Insatisfaisant

Les symboles utilisés dans les plans et leurs significations sont les suivants :

n : représente le nombre d’unités de prélèvements qui sont prélevés au hasard dans un

lot et examinés pour répondre aux exigences définies.

m : la valeur numérique de « m » représente des concentrations satisfaisantes de micro-

organismes. Dans un plan à 2 classes, m sert à distinguer les unités de qualité

satisfaisante de celles qui sont de qualité inacceptable. Dans un plan à 3 classes, m sert

à distinguer les unités de qualité satisfaisante de celles qui sont de qualité marginale.

M : (plan à 3 classes seulement) représente des concentrations inacceptables de micro-

organismes, présentant des conditions d’insalubrité ou d’avarie. M distingue les unités

de qualité marginale de celles qui sont de qualité inacceptable. Si la valeur d’une unité

d’échantillonnage est supérieure à M, le lot dont provient l’échantillon est insatisfaisant.

c : représente le nombre maximal permis d’unités prélevées de qualité marginale. Si le

nombre d’unités de qualité marginale est supérieur à c, le lot dont provient l’échantillon

est inacceptable/insatisfaisant.

VI. Contrôle microbiologique (techniques classiques, techniques récentes,

techniques moléculaires, qualité au laboratoire)

Le contrôle microbiologique de la qualité hygiénique vise à éviter la présence de

microorganismes pathogènes dans le produit alimentaire afin de ne pas risquer sa qualité

hygiénique, ou au moins de détecter ces micro-organismes s’ils sont présents avant sa

commercialisation.

VI.1 Techniques classiques

VI.1.1 Technique microscopique

Les techniques de microscopique offrent une possibilité de détecter les micro6organismes lors

de contrôle de produits, simplement en regardant un échantillon directement sous microscope

optique. Bien qu’il soit généralement relativement facile de repérer, avec soin et patience, les

bactéries, les levures et les moisissures à l’état frais, il est possible de réaliser des colorations

afin de rendre ces micro-organismes plus facilement visibles, ainsi les deux colorations

couramment employées sont la coloration simple au bleu de méthylène et la coloration

complexe (double) de Gram.

Page 61: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

55

Dans le cas de certains produits liquides (lait, yaourt, et jus de fruits), il est nécessaire de diluer

l'échantillon ce qui permettra de réduire la concentration de micro-organismes et de constituants

supplémentaires.

a. Utilisation des cellules à numération

Les lames type hématimètre comme les cellules de THOMA et de MALASSEZ, pourraient être

employées pour le dénombrement des microorganismes. Ces lames sont conçues en verre de 2

à 3 mm d’épaisseur comportant une surface délimitée et quadrillée et recouverte d’une lamelle

de sorte qu’elle emprisonne une quantité connue de la solution-dilution de l’aliment à examiner.

Cellule de THOMA : d’une taille de 0.2 x 0.2 mm, une profondeur de 0.1 mm et elle

emprisonne un volume de 1 mm3 (figure 4). La cellule est formée de seize (16) grands carrés,

composés chacun de seize (16) petits carrés.

Cellule de MALASSEZ : d’une taille de de 0.2 x 0.2 mm, une profondeur de 0.2 mm et

elle emprisonne un volume de 1 mm3 (figure 4). La cellule comporte cinq (5) bandes

horizontales de cinq (5) lignes chacune et cinq (5) bandes verticales de six (6) lignes chacune.

Figure 4 : Représentation schématique : (a) quadrillage de la cellule de

THOMA (b) cellule de THOMA.

b. Technique de filtration à épifluorescence directe (DEFT)

C’est une technique de numération microscopique, qui est appliquée pour le dénombrement des

micr-oorganismes dans toutes sortes de produits. Elle permet d'obtenir une sensibilité nettement

accrue de 103 à 104 microorganismes par ml, suite à une concentration des micro-organismes

contenus dans la suspension de l’aliment à examiner sur un filtre à membrane, suivie d’une

coloration à orange d'acridine. Les microorganismes retenus sur la membrane sont comptés

directement sous le microscope à épifluorescence.

Il y a d’autre méthodes telle que :

- La méthode de Breed ;

- Numération après passage sur un milieu d’enrichissement.

Page 62: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

56

VI.1.2 Numération en et sur milieu solide

a. Dans la masse (pour plate)

C’est la méthode standard d’énumération des germes aérobies, dont l’utilisation nécessite un

milieu de croissance claire pour permettre le comptage des colonies au moyen d’un compteur

de colonies. Les germes anaérobies ont besoin d’une deuxième couche de gélose qui permet de

maintenir un environnement anaérobie (méthode de la double couche).

b. Étalement en surface (spread plate)

Cette méthode est préférable lorsque des milieux sélectifs sont utilisés pour le dénombrement

de groupe spécifique de microorganismes aérobies, car elle permet la manifestation de

propriétés coloniales de ces micro-organismes, telles que : morphologie, pigmentation,

hémolyse, halos de précipitation, ou changements de couleur du milieu de culture.

c. Numération en tubes (roll tube count)

À la place des boites de Pétri, on emploie des tubes contenant 2 à 4 ml de milieu glosé. Ensuite,

0.1 ml de la solution-dilution de l’aliment à examiner est inoculé dans le milieu en surfusion,

et les tubes sont roulés horizontalement sous l’action de l’eau froide. Après incubation les

colonies sont comptées.

Autre méthode :

- Technique de gouttes (drop plate) ;

- Filtration sur membrane.

VI.1.3 Numération en milieu liquide

Cette numération en milieu liquide est connue sous le nom de la méthode du nombre le plus

probable (NPP) de Mc GRADY, elle est utilisée, généralement, pour la recherche et le

dénombrement des coliformes totaux, coliformes fécaux, et Streptocoques fécaux dans l’eau.

Cette technique est basée sur l'utilisation de trois tubes de milieu liquide (simple ou double

concentration), ensemencé avec (1 ou 10 ml) de trois dilutions décimales de l’aliment à

examiner (méthodes de 3). Après incubation on compte le nombre de tubes positifs dans chaque

série de trois et on détermine le nombre caractéristique formé de trois chiffres qui est ensuite

reporté dans la table de Mc GRADY. La croissance est appréciée par le trouble microbien, par

le virage de couleur du milieu, ou par la production de gaz carbonique.

VI.2 Techniques moléculaires

Pour s’affranchir du problème des micro-organismes non cultivables, les techniques

moléculaires se sont développées, ce qui a permis une caractérisation plus exhaustive de la

diversité microbienne.

Page 63: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

57

En effet, basées sur les spécificités du génome de chaque espèce (phylogénie), les techniques

moléculaires permettent de distinguer génétiquement les micro-organismes dans des

environnements complexes.

Les techniques moléculaires consistent en l’extraction de l’ADN ou ARN d’un échantillon, puis

l’amplification par PCR (Polymerase Chain Reaction) à l’aide d’amorces universelles d’une

région spécifique de cet ADN. Cette population de fragments de gènes est considérée comme

représentative de la population microbienne naturelle. Enfin, le polymorphisme existant entre

les régions cibles de chacune des espèces est déterminé par différentes méthodes moléculaire.

-.La méthode DGGE (Dénaturing Gradient Gel Electrophoresis) est fréquemment utilisée pour

déterminer le polymorphisme existant entre les différentes séquences d’ADN amplifiées. Elle

est basée sur la migration différentielle des séquences d’ADN dans un gel de polyacrylamide

contenant un gradient d’agents chimiques dénaturant, en fonction de leur séquence et de leur

pourcentage en GC.

VI.3 Qualité au laboratoire

Le terme qualité désigne, la qualité de produit à fabriquer, de leur conformité bactériologique

et chimique avec la législation, avec le souci d’innocuité. Le laboratoire par ses analyses est

garant de la qualité du produit fabriqué.

Le laboratoire était chargé du « contrôle qualité » des denrées alimentaires à toutes les étapes,

depuis la production primaire, la transformation, jusqu’à la consommation, afin de garantir, au

consommateur, des produits sains et stables (salubrité et sécurité).

VI.4 Autres méthodes

Des méthodes rapides sont également utilisées pour détecter la présence ou non des flores

pathogènes.

• Méthodes de prélèvement de surface : écouvillons (Path Check, Protec, etc.), languettes de

cultures. Préleveurs d’air.

• Méthodes fondés sur des techniques électriques (Bactometer, Malthus, Bactrace, RABIT),

colorimétriques (BactAlert, Omnispect, BioSys, Microfoss), microscopiques (fluorescence

directe), cytométrie en flux (D-Count, Bactiflow, Chemscan RDI, BactoCount) et ATP-métrie

par bioluminescence.

• Méthodes miniatures et/ou automatisés d’identification biochimique : enterotube, API, BBL,

Crystal, micro ID, Rap ID, etc.

• Méthodes immunologiques : agglutination au latex (passive et passive inversée),

inmunobande (1-2 test), inmunochromatographie, méthodes immuno-enzymatiques (ELISA,

Page 64: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

58

EIA, etc.), immunofluorescence, inmunocroissance (système Unique), inmunocapture

(dynalbeads, pathatrix) et systèmes immunologiques combinés avec des moléculaires (PCR-

ELISA, Inmuno-PCR).

• Méthodes génotypiques fondées sur l’hybridation d’acides nucléiques (GenQuence, système

VIT, Accuprobe, etc.), puces à ADN (FoodExpert) et méthodes fondées sur l’amplification

d’acides nucléiques : PCR en temps réel (système A-BAX, LightCycler kits, etc.), NASBA

(NucliSensEasyQEnterovirus) et génotypage de souches (Riboprinter).

D’une façon générale, lors du contrôle microbiologique, les méthodes employées doivent être,

simples, rapides, moins couteuses et sensibles pour qu’une correction soit, éventuellement,

possible dans la fabrication.

VII. Evaluation scientifique des risques

VII.1 Risque

-Définition générale du risque : danger, inconvénient plus ou moins probable auquel on est

exposé.

- Définition du risque : une fonction de la probabilité et de la gravité d’un effet néfaste sur la

santé du fait de la présence d’un danger.

- deuxième définition : Combinaison de la probabilité et de la (des) conséquence(s) de la

survenue d'un événement dangereux spécifié.

- Définition du risque industriel : Le risque industriel se caractérise par un accident se

produisant sur un site industriel et pouvant entraîner des conséquences graves pour le personnel,

les populations, les biens, l'environnement ou le milieu naturel.

a. Les différents types de risques

Le risque lié à la non-conformité réglementaire : le non-respect d’un certain nombre de

recommandations à caractère préventif, conjugué à d’autres défaillances élève le risque de

survenue d’un accident.

Le risque lié à des défaillances d’organisation : l’organisation en place, du fait de ses

manquements, produit des chaînes de défaillances qui peuvent engendrer un accident

(ex : défaut d’information, défaut de planification, défaut de maintenance, défaut de

compétence…)

Le risque lié à la non-conformité aux bonnes pratiques professionnelles : les

manquements aux bonnes pratiques accumulés vont générer des accidents.

- La notion d’acceptabilité : il est important de définir avant la mise en œuvre du dispositif de

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Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

59

Prévention et de Gestion des Risques, la notion de seuil d’acceptabilité, à l’aide de critères

précis.

Le risque inacceptable : doit être considéré comme inacceptable à priori, tout risque susceptible

d’entraîner un préjudice majeur, alors que la prévention est possible et réellement efficace dès

lors qu’elle est organisée et effectif.

b. Définition d’une politique de prévention et de gestion de risque

- La politique de prévention et de gestion des risques (PGR) doit reposer sur une étude

prédictive des risques sur la base de l’analyse des processus (identification de dangers potentiels

dont la gravité des conséquences est recherchée) et sur les données rétrospectives fournies,

d’une part par le signalement interne des évènements indésirables, et d’autre part par les

données mises à disposition par les Agences ou organismes externes.

- La gestion des risques selon le codex alimentarius : pour cette opération, on évalue les

informations relatives aux dangers et aux risques qui ont été collectées pendant l’évaluation des

risques, par rapport à d’autres facteurs importants qui influenceront aussi les décisions finales

en matière de gestion. Ensuite, les autorités doivent établir et mettre en œuvre des mesures

stratégiques adéquates, le but étant de réduire de la manière la moins coûteuse possible la

probabilité d’apparition de risques inacceptables.

c. Évaluation de la relation dose-réponse

Détermination de la relation existant entre l'ampleur de l'exposition (dose) à un agent chimique,

biologique ou Physique et la gravité et/ou la fréquence des effets néfastes sur la santé qui leur

sont associés (réponse).

d. Évaluation de l'exposition

Évaluation qualitative et/ou quantitative de l'ingestion probable d'agents biologiques, chimiques

et physiques par le biais des aliments, ainsi que par suite de l'exposition à d'autres sources, le

cas échéant. Danger - agent biologique, chimique ou physique présent dans un aliment ou état

de cet aliment pouvant avoir un effet adverse sur la santé.

e. Caractérisation des dangers

Évaluation qualitative et/ou quantitative de la nature des effets adverses pour la santé associée

au danger. Aux fins d’évaluation des risques microbiologiques, seuls les micro-organismes

et/ou leurs toxines font l’objet de cette étude.

f. Identification des dangers

Identification des agents biologiques, chimiques et physiques susceptibles de provoquer des

effets adverses pour la santé et qui peuvent être présents dans un aliment donné ou un groupe

d'aliments.

Page 66: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

60

g. Communication sur les risques

Échange interactif d'informations et d'opinions sur les risques et la gestion des risques entre les

responsables de leur évaluation et de leur gestion, les consommateurs et les autres parties

intéressées.

VII.2 Évaluation des risques

Processus à base scientifique comprenant les étapes suivantes :

(i) identification des dangers, (ii) caractérisation des dangers, (iii) évaluation de l'exposition et

(iv) Caractérisation des risques – processus consistant à déterminer l’estimation qualitative

et/ou quantitative, compte tenu des incertitudes inhérentes à l'évaluation, de la probabilité de la

fréquence et de la gravité des effets adverses connus ou potentiels sur la santé susceptibles de

se produire dans une population donnée, sur la base de l'identification des dangers, de la

caractérisation des dangers et de l'évaluation de l'exposition.

a. Évaluation quantitative des risques

Évaluation des risques exprimée numériquement et indication des incertitudes concomitantes.

b. Évaluation qualitative des risques

Évaluation des risques basée sur des données qui, tout en constituant une base inadéquate pour

des estimations numériques de risques, permet toutefois, lorsqu’elle est déterminée par une

expertise antérieure et l’identification des incertitudes concomitantes, le classement des risques

ou leur répartition en diverses catégories descriptives des risques.

VII.3 Principes généraux de l’évaluation des risques microbiologiques

1. L’évaluation des risques microbiologiques devrait être basée sur des principes scientifiques.

2. Il nécessiterait de montrer une séparation fonctionnelle entre l’évaluation des risques et la

gestion des risques.

3. L’évaluation des risques microbiologiques devrait être menée conformément à une approche

structurée appréhendant l’identification des dangers, la caractérisation des dangers, l’évaluation

de l’exposition et la caractérisation des risques.

4. L’évaluation des risques microbiologiques devrait distinctement stipuler l’objectif de

l’examen, y compris la forme donnée aux résultats de l’estimation des risques.

5. La conduite d’une évaluation des risques microbiologiques devrait être exclusive.

6. Toute contrainte ayant un impact sur l’évaluation des risques, telle que le coût, les ressources

ou la durée, devrait être reconnue et ses conséquences possibles décrites.

7. L’estimation des risques devrait comprendre une description des ambiguïtés et les établir au

cours du processus d’évaluation des risques.

Page 67: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

61

8. Les données devraient permettre de déterminer les ambigüités inhérentes à l’évaluation des

risques ; les données et les systèmes de collecte devraient être, autant que possible, d’une qualité

et d’une précision suffisante pour réduire les éléments d’incertitude de l’évaluation des risques.

9. Une évaluation des risques microbiologiques devrait côtoyer de manière précise la

dynamique du développement, de la survie et de la mort des éléments microbiologiques dans

les denrées alimentaires, la complexité de l’interaction (y compris les conséquences) entre

l’homme et l’agent, lorsqu’elle est postérieure à la consommation, ainsi que l’éventualité d’une

diffusion.

10. Chaque fois que possible, les approximations des risques devraient être réévaluées à l’aide

de comparaisons avec des données indépendantes sur les maladies affectant la santé de l’être

humain.

11. L’évaluation des risques microbiologiques pourra nécessiter une réévaluation à la lumière

de nouvelles informations intéressantes.

VII.4 Directives pour l’application

Ces directives illustrent les grandes lignes d’une évaluation des risques microbiologiques,

dévoilant les types de décisions à prendre en compte à chaque étape.

VII.4.1 Formulation de l’objectif de l’évaluation des risques

Dès le début des travaux, l’objectif typique d’une évaluation des risques en cours nécessiterait

d’être clairement énoncé. Les séquelles de l’évaluation des risques et leurs choix

conditionnelles devraient être définis. Ces séquelles peuvent, par exemple, prendre la forme

d’une approximation du taux de prévalence d’une maladie, du taux annuel (fréquence d’une

affection donnée dans une population de 100 000 habitants), ou du taux et de la gravité des

affections humaines par repas.

L’évaluation des risques microbiologiques peut exiger une halte préliminaire comportant des

enquêtes. Dans cette phase, des preuves pouvant servir de fond à l’élaboration de modèles de

risques existant dans la denrée alimentaire, depuis la production jusqu’aux points de

consommation, peuvent être structurées ou incorporées dans le cadre de l’évaluation des

risques.

VII.4.2 Identification des dangers

L’objectif de l’identification des dangers est d’identifier les germes pathogènes ou les toxines

microbiennes en rapport avec les denrées alimentaires. Cette identification est spécialement un

processus qualitatif. Les dangers peuvent être identifiés à partir de sources de données

adéquates. Les informations sur les dangers peuvent être obtenues à partir de nombreuses

Page 68: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Chapitre 6 : Micro-organismes pathogènes et Microbiologie des aliments

62

sources d’information qui s’y rapportent. Les informations sur les dangers peuvent provenir de

documentation scientifique, de bases de données telles que celles de l’industrie agro-

alimentaire, d’agences gouvernementales, des organisations internationales concernées, aussi

qu’en sollicitant des avis d’experts. Les informations intéressante comprennent des données

dans des domaines tels que : études cliniques, études et surveillance épidémiologiques, études

sur les animaux en laboratoire, enquêtes sur les caractéristiques des germes pathogènes,

l’interaction entre les germes et leur environnement via la denrée alimentaire, depuis la

production primaire jusqu’à et y compris la consommation, aussi que des études sur des germes

pathogènes et des situations analogues.

Page 69: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Conclusion

63

Conclusion

Au stade ultime de la fabrication, le produit fini contient une flore qui est la résultante de son

"histoire". Il a subi des contaminations successives qui ont pu se développer mais aussi des

traitements de stabilisation qui ont eu pour effet de les réduire. L'objectif industriel est d'obtenir

un produit conforme aux dispositions réglementaires de façon à éviter les altérations

microbiennes qui nuisent à la qualité marchande et les intoxications et toxi-infections

dangereuses pour la santé du consommateur.

Les bonnes pratiques de fabrication conduisent à un produit sain. Les accidents sont

relativement rares et la qualité des aliments tend à augmenter grâce aux progrès réalisés dans

les domaines technologiques, hygiéniques et à l'amélioration des systèmes de contrôle-qualité.

Page 70: Hygiène et sécurité dans le Génie Alimentaire

Références bibliographiques

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