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agro-alimentaires L3 Génie des procédés USTHB MERIBAI AMEL 2016/2017 Procédés A

agro-alimentaires L3 Génie des procédés USTHB MERIBAI AMEL 2016/2017 Procédés Altération physique Altération physique Typologie des micro-organisme : Altération microbiologique Micro-organismes utiles : -Fabriquer des produits alimentaires ou substances utiles . Ex : Bactéries lactiques, les levures. Typologie des micro-organisme : Altération microbiologique Micro-organismes d’altération : -Leur multiplication entraîne une modification indésirable du produit alimentaire et le rend impropre à la consommation par altération du goût, de l’aspect ou de l’odeur, sans forcément de risque sanitaire. Ex : Lait caillé, pain moisi, viande avariée. Typologie des micro-organisme : Altération microbiologique Micro-organismes pathogènes : -Ils génèrent des dérangements physiologiques, des maladies, voire des empoisonnements graves. Ce sont presque uniquement des bactéries ou des virus. Ex : infections, intoxication et toxi-infection. Croissance des populations microbiennes : Facteurs de croissance : - Eau et nutriments. - Conditions respiratoires adaptées : - aérobie strict - anaérobie strict - aéro-anaéobie facultatif - Conditions appropriées de température. Etude de la croissance des micro-organismes : 1. Vitesse de doublement de la population : (temps de génération ou temps de doublement) -« td » en minutes ou en heures : a une valeur constante caractéristique de chaque espèce. -Ex : une bactérie se divise et donne 2 bactéries au bout de 10 min td = 10 min. 2. Taux de croissance horaire : « µ » Il correspond au nombre de division par heure. µ = 60/td (si td est donné en min). µ = 1/td (si td est donnée en fraction d’heure). Calculer µ ? En phase de croissance, l’équation sera : N = No x 2 Avec : N = nombre de bactérie au temps t. No = nombre initial de bactéries. t = temps choisi, exprimé en heures. Calculer le nombre de bactérie après 1 heure, 2 heures et 8 heures ? µt La sporulation production de spores moyen de survivre quand les conditions deviennent défavorables Phase stationnaire Phase de déclin Levures Moisissures Bactéries Sporulation = processus normal de reproduction Sporulation (se produit à haute T°C) : uniquement pour quelques espèces thermorésistantes. Ex. : Bacillus et Clostridium (pathogènes). Conséquences pratiques en agroalimentaire Nécessité d'éviter les formes sporulées dans un milieu : passage par une « mise en condition » des aliments avant d'appliquer le processus de traitement. Ceci permet aux spores d'éclore et de se transformer en formes végétatives. Nécessité de limiter les mouvements d'air dans les ateliers de transformations : En effet, les spores, légères, se propagent dans l'air. Nécessité de revoir les barèmes de traitement thermique à la hausse dans le cas de spores. Germes spécifiques Produit brut Micro-organismes présents Actions des microbes Lait B : bactéries lactiques (Streptocoques, lactobacilles) fermentation lactique Viande fraîche B : Lactobacille, Leuconostoc, Pseudomonas, Protéus goût et odeur avariés Légumes M : Penicillium, Rhizopus Moisissures bleues-vertes Moisissures cotonneuses Fruits L : Saccharomyces cerevisiae Fermentation alcoolique Grains Diverses moisissures, levures et bactéries Moisissures des grains, hydrolyse de l'amidon Farine Diverses moisissures et levures Fermentation acide Origine des contaminations 1. Contaminations originelles : Les aliments bruts ne sont pas stériles. Origine des contaminations 2. Contaminations secondaires : le sol et les plantes apportent presque tous des microbes, en quantité très importante (bactéries et moisissures). Seules les levures sont en très faible quantité dans le sol. l'eau naturelle, non traitée, de source ou de rivière, apporte également de très nombreux germes, qui proviennent souvent du sol. Mais, on peut aussi trouver des germes de pollution, issus des ruissellements : entérobactéries (issues des fèces des animaux). l'air et la poussière sont surtout des agents de transport. les instruments véhiculent des germes en cas de mauvaises pratiques de nettoyage et de désinfection. les déchets fécaux (fèces) des animaux apportent de nombreuses bactéries qui sont souvent pathogènes (E. Coli, Streptocoques fécaux...). les petits nuisibles apportent divers microbes spécifiques, dont des virus de contamination. Origine des contaminations 2. Contaminations secondaires : l'homme est un agent très contaminant par : • ses mains : la peau contient des germes permanents, comme certains Staphylocoques. Les mains peuvent apporter des entérobactéries d'origine fécale. • ses sécrétions nasales ou buccales : Staphyloccoccus aureus (pathogènes). • ses vêtements porteurs de poussières et donc de moisissures et de spores. Origine des contaminations 2. Contaminations secondaires : Altération enzymatique Produits alimentaires Changement de coloration Fabrication Conservation Vieillissement Brunissement Brunissement enzymatique 1 Définition C’est la transformation enzymatique de composés phénoliques en polymères bruns ou noirs (mélanines). C’est une réaction spontanée qui se manifeste : Chez les végétaux (bananes, pommes, dattes, etc…) ; Chez les animaux (pigmentation des téguments par les mélanines). Effets du brunissement enzymatique 1. Effets indésirables :  Il engendre des problèmes organoleptiques chez les fruits et légumes lors de la transformation (pelage, découpage, broyage …) ; Effets du brunissement enzymatique 1. Effets indésirables :  La formation du brun entraîne une dépréciation du produit fini (pomme, poire, banane…) ; Effets du brunissement enzymatique 1. Effets indésirables : Il engendre également de véritables problèmes pour certaines transformations industrielles (pommes de terre en poudre). Effets du brunissement enzymatique 2. Effets désirables :  Maturation des dattes ; Effets du brunissement enzymatique 2. Effets désirables :  Séchage des graines fermentées de cacao ; Effets du brunissement enzymatique 2. Effets désirables :  Séchage du tabac ; Effets du brunissement enzymatique 2. Effets désirables :  Fermentation du thé. Mécanisme réactionnel du brunissement enzymatique  1ère étape : Hydroxylation et oxydation enzymatique Phénol (Solution incolore) MPO Diphénol (S. incolore) Quinone (S. rouge)Accepteur d’hydrogène  2ème étape : Réactions de polymérisation Les produits finaux de l’action des PPO, les quinones vont réagir entre elles par polymérisation et donner des composés désignés par le nom général de Mélanines dont la couleur est variable. Trihydroxybenzène Hydroxyquinone Quinones polymérisées Quinones H2O Autres quinones + O2 condensation oxydative - Mélanine - PPO :  Ce sont les polyphénols oxydases (PPO), elles appartiennent au groupe des oxydoréductases renfermant du cuivre. Elles catalysent l’oxydation des composés phénoliques en présence d’oxygène moléculaire (O2) ;  Elles sont sensibles aux variations du pH (5 - 7) ;  Thermolabiles ;  Enzyme et substrat se trouvent dans des compartiments cellulaires différents. Moyens de prévention du brunissement enzymatique  Sélection de variétés : Dans certains cas, on sélectionne des variétés pauvres en substrats phénoliques, lorsque cette technique n’est pas possible, il faut éviter d’endommager les tissus au cours des manipulations, ce qui entraînerait la mise en contact entre les enzymes et leurs substrats. Moyens de prévention du brunissement enzymatique  Addition de réducteurs : Ils transforment les quinones en phénols et permettent ainsi de retarder ou d’empêcher le brunissement enzymatique. Le composé le plus utilisé est l’acide ascorbique (Vit. C) : jus de fruits, fruits conservés en tranches (0,5 à 1 % en poids du produit). Moyens de prévention du brunissement enzymatique  Destruction des PPO : Les PPO peuvent être détruites par des traitements thermiques (blanchiment, pasteurisation, stérilisation, ...), mais ce moyen n’est pas toujours possible, les traitements thermiques modifient les caractères organoleptiques (cas des fruits).  Inhibition des PPO : L’inhibition peut être obtenue par abaissement de la température, ce procédé est efficace mais il a deux inconvénients : Il coûte cher ; La congélation (ou la lyophilisation) lèse les cellules et favorise les contacts enzymes-substrats ce qui provoque un brunissement rapide dès la fin du traitement. Moyens de prévention du brunissement enzymatique Moyens de prévention du brunissement enzymatique  Action sur le pH du produit : Les réactions du BE catalysées par les PPO ont un pH optimal compris entre 5 et 7. Tout abaissement du pH par addition d’acide citrique par exemple, entraîne une baisse d’activité des PPO.  Emploi de SO2 et bisulfites : Le SO2 inhibe les PPO à partir de 10 ppm mais ce traitement donne un goût désagréable à l’aliment.  Autres moyens : Empêcher la pénétration d’O2 dans les tissus : l’accès de l’O2 dans les tissus végétaux et son absorption est limité en immergeant les fruits après pelage ou découpage dans l’eau légèrement salée ou dans une solution de sucre. Moyens de prévention du brunissement enzymatique Altération non enzymatique Brunissement non enzymatique 1 Définition Le BNE désigne l’ensemble complexe de réactions qui aboutissent à la formation de polymères bruns. Il se produit au cours des traitements technologiques et fait intervenir des réactions non oxydatives : Cuisson (lham lahlou) ; Pasteurisation ; Déshydratation (jus de fruit en poudre) ; Mais aussi au cours de stockage. Effets du brunissement non enzymatique 1. Effets favorables : L’apparition de couleurs et d’arômes peut être désirable dans les cas suivants :  Arôme et couleur de la croute de pain ;  Couleur de biscuit : réaction entre le sucre ajouté (saccharose), le lactose, l'amidon et les protéines de la farine (gluten et gliadine).  Odeur de pomme de terre frite ;  Brunissement et odeur de viande rôtie : combinaison des glucides de la viande (ribose, glucose du muscle) avec les acides aminés des protéines. Effets du brunissement non enzymatique 1. Effets défavorables : Lorsque le BNE a lieu, on observe les effets néfastes suivants :  uploads/Sante/ agro-alimentaire.pdf