Comment l'activité de l'eau contrôle la croissance microbienne

En 1953, William James Scott a démontré que la croissance microbienne dans les aliments n'était pas régie par la teneur en eau, comme le pensaient la plupart des gens, mais par l'activité de l'eau. Quatre ans plus tard, il a établi le concept d'activité minimale de l'eau pour la croissance microbienne. L'activité de l'eau est désormais couramment utilisée par les fabricants de produits alimentaires pour déterminer si un produit est susceptible de subir une prolifération microbienne.

Contrôler l'activité de l'eau, empêcher la croissance microbienne

Comme tous les organismes, les micro-organismes dépendent de l'eau présente dans les aliments pour se développer. Ils absorbent l'eau en la faisant passer à travers la membrane cellulaire. Ce mécanisme de transport de l'eau repose sur un gradient d'activité de l'eau : l'eau passe d'un environnement à forte activité de l'eau à l'extérieur de la cellule vers un environnement à faible activité de l'eau à l'intérieur de la cellule. Lorsque l'activité de l'eau à l'extérieur de la cellule devient suffisamment faible, cela provoque un stress osmotique : la cellule ne peut plus absorber d'eau et entre en dormance. Les micro-organismes ne sont pas éliminés, ils deviennent simplement incapables de se développer suffisamment pour provoquer une infection. Les différents organismes font face au stress osmotique de différentes manières. C'est pourquoi il existe des limites de croissance différentes pour chaque organisme. Certains types de moisissures et de levures se sont adaptés pour résister à des niveaux d'activité de l'eau très bas. Le tableau 1 présente les limites de croissance en fonction de l'activité de l'eau pour de nombreux micro-organismes courants.

Foire aux questions

Quel est le seuil d'activité de l'eau fixé par la FDA pour les aliments de longue conservation ?

Conformément au titre 21 du CFR et aux mesures de contrôle préventives prévues par la FSMA, la FDA considère que les aliments dont l'aw est inférieur ou égal à 0,85 ne nécessitent généralement pas de réfrigération pour des raisons de sécurité ; ce seuil est basé sur les conditions minimales de croissance de la plupart des bactéries pathogènes. Les produits dont l'aw se situe entre 0,85 et 0,91 doivent faire l'objet d'une évaluation minutieuse, car le Staphylococcus aureus peut encore se développer dans cette fourchette, même lorsque d'autres agents pathogènes ne le peuvent pas.

Comment l'activité de l'eau est-elle utilisée comme point de contrôle critique dans les plans HACCP ?

L'activité de l'eau est utilisée comme point de contrôle critique (PCC) dans les plans HACCP, en fixant une limite d'aw spécifique — généralement égale ou inférieure à 0,85 — comme mesure de contrôle préventive mesurable et vérifiable contre la prolifération des agents pathogènes. Étant donné que l'activité de l'eau est directement liée à des limites de croissance microbienne bien définies et qu'elle peut être vérifiée au stade de la fabrication, elle constitue l'un des paramètres les plus fiables pour garantir la sécurité alimentaire sans qu'il soit nécessaire de procéder à des tests directs de détection des agents pathogènes sur chaque lot.

La réduction de l'activité de l'eau permet-elle d'éliminer les bactéries et les moisissures déjà présentes dans un aliment ?

Non, le fait de réduire l'activité de l'eau en dessous du seuil minimal de croissance plonge les micro-organismes en dormance sans pour autant les tuer, et les spores peuvent rester viables pendant des années à une activité de l'eau très faible avant de reprendre leur croissance si les conditions changent. C'est pourquoi la technologie des seuils de sécurité combine l'activité de l'eau avec d'autres paramètres de contrôle, tels que le pH ou la température, plutôt que de se fonder uniquement sur l'activité de l'eau.

Quelle est la valeur AW minimale pour le Staphylococcus aureus et pourquoi est-ce important ?

Le Staphylococcus aureus présente l'un des seuils d'activité de l'eau (aw) les plus bas parmi tous les agents pathogènes bactériens, à savoir 0,86. C'est pourquoi les produits dont l'aw se situe entre 0,86 et 0,91 peuvent présenter un risque de contamination par le staphylocoque, même si la plupart des autres agents pathogènes ne peuvent pas se développer dans cette fourchette. Cela fait du seuil de 0,85 fixé par la FDA un point de contrôle prudent mais essentiel pour les aliments à teneur en humidité intermédiaire.

Une teneur élevée en sel ou en sucre peut-elle réduire suffisamment l'activité de l'eau pour empêcher la prolifération microbienne ?

Oui, les solutés dissous, comme le sel et le sucre, se lient aux molécules d'eau et réduisent leur état énergétique ; c'est le principe scientifique qui sous-tend les méthodes traditionnelles de conservation telles que le salage, le saumurage et la confection de confitures. Une saumure suffisamment concentrée ou un produit à forte teneur en sucre peut permettre d'atteindre des niveaux d'activité de l'eau suffisamment bas pour empêcher la détérioration, bien qu'une mesure directe soit nécessaire, car les matrices alimentaires complexes ne se prêtent pas à des formules simplistes.

Activité de l'eau et FDA, FSIS, FSMA

En mesurant l'activité de l'eau d'un matériau, vous saurez quelles bactéries, moisissures ou champignons peuvent s'y développer. En réduisant l'activité de l'eau, vous pouvez empêcher la prolifération de certaines catégories de micro-organismes. À de faibles niveaux d'activité de l'eau, vous pouvez empêcher toute prolifération. L'activité de l'eau n'est pas une étape de destruction. Il s'agit d'une étape de contrôle qui fait partie intégrante de nombreux plans HACCP. Ces limites de croissance microbienne bien établies ont été intégrées dans les réglementations de la FDA, du FSIS et d'autres organismes. L'activité de l'eau fait partie de la définition des aliments potentiellement dangereux du Code alimentaire de 2013, auquel fait référence la loi sur la modernisation de la sécurité alimentaire (FSMA).

Si la température, le pH et plusieurs autres facteurs peuvent influencer la croissance d'un organisme dans un produit alimentaire et la vitesse à laquelle il se développe, l'activité de l'eau est peut-être le facteur le plus important. La plupart des bactéries, par exemple, ne se développent pas lorsque l'activité de l'eau est inférieure à 0,91, et la plupart des moisissures cessent de se développer lorsque l'activité de l'eau est inférieure à 0,70. L'activité de l'eau, combinée à d'autres obstaclestels que le pH, la température ou le conditionnement sous atmosphère modifiée, limitera la croissance microbienne même lorsque l'activité de l'eau est supérieure à 0,91.

Pour en savoir plus, regardez l'activité 102 sur l'eau.

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• Ce que vous devez savoir sur la façon dont l'activité de l'eau prédit la croissance microbienne
• Comment utiliser les limites maximales admissibles (LMA) spécifiques à votre secteur d'activité pour définir vos spécifications
• comment utiliser différentes techniques de formulation (y compris les humectants, les films, les revêtements) pour obtenir l'activité de l'eau dont vous avez besoin
• Pourquoi vous devriez envisager la technologie Hurdle pour relever certains défis