Activité Eau 102 : Croissance microbienne

Les fabricants de produits alimentaires doivent tenir compte de la croissance microbienne lors de la production et de l'emballage des produits. Ce webinaire aborde les facteurs qui affectent la croissance microbienne, la façon dont l'activité de l'eau contrôle la croissance microbienne, la conformité gouvernementale, les pathogènes alimentaires courants, la formulation d'une activité de l'eau spécifique et la technologie des haies.

Les défaillances microbiennes dans les emballages alimentaires peuvent entraîner des rappels de produits, ce qui coûte à l'entreprise des millions de dollars en retards opérationnels, en frais juridiques, en réclamations médicales, en récupération et élimination des aliments et en soins médicaux. Elles peuvent également entraîner des pertes supplémentaires en termes d'atteinte à la réputation, de perte de ventes futures et de perte de confiance des consommateurs.

FAT TOM : Six facteurs influençant la croissance microbienne

Six facteurs principaux affectent la croissance microbienne : l'aliment, l'acide, le temps, la température, l'oxygèneet l'humidité. (La composition nutritionnelle d'un aliment détermine les microbes qui peuvent s'y développer. Les acides, ou niveaux de pH, affectent également la croissance microbienne. Les moisissures peuvent se développer aux pH les plus bas, tandis que les bactéries se développent aux pH les plus élevés et ne peuvent se développer dans des environnements dont le pH est inférieur à 4,6.

La croissance microbienne étant exponentielle, il est essentiel de détecter rapidement les pathogènes dangereux. Nous pouvons arrêter la croissance des pathogènes en privant les microbes de nourriture et d'oxygène et en introduisant des espèces concurrentes. Différents agents pathogènes se développent à différentes températures. La zone de danger pour la sécurité alimentaire se situe entre 4 et 60 degrés Celsius (40 et 140 degrés Fahrenheit). Nous pouvons désactiver les bactéries en combinant des traitements à température et à durée élevées.

Tenir compte de l'oxygène microbien ou du potentiel d'oxydoréduction. Les microbes aérobies (comme les moisissures) ont besoin d'oxygène, tandis que les pathogènes anaérobies(Clostridium botulinum et Bacillus cereus) n'ont pas besoin d'oxygène pour se développer. Certaines bactéries (comme E.coli et Staph aureus) sont aérobies facultatives, ce qui signifie qu'elles peuvent passer de l'aérobie à l'anaérobie en fonction de l'environnement. D'autre part, les microaérophiles ont besoin d'oxygène en petites quantités pour se développer(Campylobacter jejuni).

L'humidité joue un rôle dans la croissance des agents pathogènes par le biais de l'activité de l'eau de l'aliment. Les bactéries pathogènes, par exemple, ne se développent que lorsque l'activité de l'eau est supérieure à 0,85, alors que les moisissures et les levures ont une activité de l'eau limitée à 0,7. Inversement, aucune croissance microbienne n'est possible si l'activité de l'eau est inférieure à 0,6.

Comment l'activité de l'eau affecte-t-elle un micro-organisme ?

Une différence dans l'activité de l'eau signifie une différence dans le niveau d'énergie. Lorsque l'activité de l'eau est élevée, l'eau contenue dans le microbe veut partir, ce qui modifie la pression de déclenchement à l'intérieur du microorganisme. Le micro-organisme essaiera d'égaliser ses énergies avec l'activité de l'eau dans l'environnement.

Le micro-organisme modifiera sa membrane pour réduire l'activité de l'eau et maintenir ainsi sa pression de déclenchement. Il peut produire ou transporter des acides aminés ou des sucres en petites quantités pour tenter de réduire l'activité de l'eau. Cependant, l'activité de l'eau ne correspond toujours pas à l'environnement et le micro-organisme entre en stase ou en dormance. 

Pathogènes alimentaires courants

Les agents pathogènes alimentaires se répartissent en deux catégories : les intoxications et les infections d'origine alimentaire. On parle d'intoxication alimentaire lorsqu'une personne ingère une toxine produite par l'aliment et tombe malade. Une infection d'origine alimentaire survient lorsque la toxine se développe dans le tractus gastro-intestinal. (L'intoxication se produit dans l'aliment et l'infection dans l'intestin).

Le staphylocoque doré peut se développer avec ou sans oxygène, a la limite d'activité de l'eau la plus basse et est facilement sujet à la contamination croisée. Par conséquent, la présence de staphylocoques dorés sur les équipements de transformation des aliments est le signe d'une mauvaise hygiène. Le développement de ce pathogène peut être facilement évité grâce au nettoyage, à la désinfection, à une préparation appropriée et à la réduction de la contamination croisée.

Le botulisme est anaérobie et ne se développe pas à un pH inférieur à 4,6. Trois minutes d'ébullition suffisent pour tuer le botulisme. La limite d'activité de l'eau est plus élevée. Le botulisme est présent dans la nature (sol, plantes, eau) et dans les aliments mal conservés et peu acides (betteraves, haricots verts, pommes de terre au four enveloppées dans du papier d'aluminium, poisson fumé, huile infusée aux herbes et miel).

Salmonella spp. est le premier agent pathogène signalé. Ce microbe est une infection d'origine alimentaire et est plus fréquent pendant les mois d'été. La salmonelle peut se développer dans des environnements riches ou pauvres en oxygène, peut être tuée par la cuisson et se trouve dans les excréments contaminés, l'eau potable, les contacts entre personnes, les produits à base d'œufs, les fruits et légumes crus, les produits laitiers non pasteurisés et même dans des produits tels que la farine et le beurre de cacahuète.

La Listeria peut se développer à des températures réfrigérées, peut être tuée par la cuisson et la pasteurisation, et a une limite d'activité de l'eau de 0,92. La Listeria est présente dans les viandes non cuites, les légumes, le lait non pasteurisé et certains fromages à pâte molle. Dans les environnements à basse température et à faible teneur en oxygène, Listeria peut se développer si elle est présente.

La plupart des souches d'E. coli sont inoffensives et indispensables au tractus intestinal. La souche pathogène peut être tuée par la cuisson ou la pasteurisation. L'E. coli a une faible dose infectieuse et est difficile à tuer. 

Bacillus cereus est anaérobie et a un temps d'incubation court. Cet agent pathogène est souvent confondu avec la grippe intestinale.

Réduire l'activité de l'eau pour prévenir la croissance microbienne

La réduction de l'activité de l'eau modifie les conditions de croissance des microbes. La déshydratation d'un produit peut préserver l'aliment et réduire l'activité de l'eau. L'ajout d'un humectant, seul ou en groupe, peut également réduire l'activité de l'eau. La technologie des obstacles consiste à introduire des barrières à la croissance microbienne, comme la gestion de la température, de l'activité de l'eau, de l'acidité et de l'oxygénation.