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Cinétique de destruction des microorganismes Influence de la durée du traitemen

Cinétique de destruction des microorganismes Influence de la durée du traitement thermique 1- La courbe de survie On détermine à différents temps le nombre de micro-organismes survivants suite à l’exposition à une température létale constante. La ﬁgure suivante a montre l’allure de la courbe : N=f(t) On obtient une courbe décroissance exponentielle : c’est la courbe de survie. On voit que les microorganismes sont détruit progressivement. légendes : N0= concentration initiale en microorganisme N= concentration en microorganisme survivant t= durée du traitement thermique Afin de déterminer l’équation de la courbe, on trace la courbe précédente en coordonnée semi logarithmique, c’est à dire : Log(N) =f(t). On obtient la courbe suivante : Les courbes N=f(t) et log N = f(t) sont appelées courbes de survie ou cinétiques de destruction microbienne. La courbelog N = f(t) est linéaire, autrement dit, les micro-organismes exposés à une température létale constante, suivent une loi de destruction d’ordre 1 en fonction du temps. Plus le nombre initial de micro—organismes (N0) est important, plus le temps de pasteurisation doit être long. De même, plus les micro-organismes sont thermorésistants, plus la durée de pasteurisation doit être grande. 2- Durée de réduction décimale D T Définition de la durée de réduction décimale DT : On appelle DT la durée de réduction décimale DT, la durée de chauffage à la température T qui permet de diviser par 10 la population de microorganisme. L’équation de la droite de survie en ’coordonnées Log ’ log N = f(t) nous donne les relations suivantes : DT nous renseigne sur la thermorésistance des microorganismes : Ici c’est B.Stéarothermophilus qui est la bactérie la plus thermorésistante ! L’équation de la courbe de survie peut donc finalement s’écrire : 3- Taux de réduction décimale Le taux de réduction décimale n (ou nombre de réductions décimales) appelé aussi efficacité pasteurisatrice E à la température T est : La durée du traitement thermique à la température T qui permet de détruire une proportion de microorganisme égale à n est : t = n x DT à la température T 4. Facteurs de variation de la thermorésistance D qui est un paramètre caractérisant la thermorésistance des microorganismes dépend de plusieurs paramètres :  de l’espèce du micro—organisme considéré,  de son état physiologique,  de la température  et du milieu dans lequel il est présent. Ainsi, DT caractérise la thermorésistance d’un micro-organisme dans des conditions physico-chimiques bien déﬁnies. Les micro—organismes sont plus facilement détruits lorsqu’ils se trouvent en phase exponentielle de croissance. Il existe deux types de ﬂores : — les micro-organismes détruits par un traitement à 63°C pendant 30 min (ou par un traitement équivalent) = ﬂore thermosensible ; — les micro-organismes résistants à un traitement à 63°C pendant 30 min (ou par un traitement équivalent) = ﬂore thermorésistante. La thermorésistance des micro—organismes varie en fonction des caractéristiques physico-chimiques de l’aliment telles que le pH, l’activité de l’eau (l’Aw quantiﬁe dans un aliment la disponibilité de l’eau mobilisable pour les réactions biochimiques : pour en savoir plus cliquez ici ) et la teneur en lipides :  plus le pH de l’aliment est éloigné de la neutralité, plus les micro- organismes sont sensibles à la chaleur ; c’est pourquoi les aliments sont classés selon leur pH en trois classes.  plus l’Aw de l’aliment est faible, plus les micro-organismes sont thcrmorésistants et donc plus le traitement par la chaleur est inefficace ;  plus l’aliment est gras, plus les micro-organismes seront résistants à la chaleur car les lipides sont de médiocres conducteurs de la chaleur. 5. Influence de la température 5.1. Droite de destruction (ou résistance) thermique Étude de l’influence du temps (t) de chauffage sur la température (T) du traitement pour une même efficacité de destruction thermique (n ou E=constante) La ﬁgure ci dessus montre la relation existant entre le temps de chauffage et la température létale d’exposition à la chaleur permettant d’obtenir un taux de réduction (n) donné. Ces couples Température de chauffage pendant une durée donnée se nomment barème de traitement thermique. Ces barèmes sont notés (T ; t). Ainsi, plus la température de chauffage (T) est élevée, plus le temps (t) de destruction thermique est faible. Le modèle de Bigelow permet de montrer qu’expérimentalement, pour un taux de destruction (n) donné, le temps de traitement (t) et la température T sont liés par une relation linéaire. Autrement dit, plusieurs barèmes de chauffage peuvent atteindre la même efficacité de destruction thermique (n=E= constante). le temps de chauffage suit une loi de réduction d’ordre 1 en fonction de la température : log(t) = a.T + b Cette droite est appelée droite de destruction (ou résistance) thermique. L’équation de cette courbe de barèmes équivalents s’écrit : pour deux barèmes suivant équivalents : (T1 ; t1) = (T2 ; t2) t1 = t2 * 10 (T2 - T1)/z ou encore en Log : log (t1/t2) = (T2-T1)/z 5.2. Facteur d’inactivation thermique (z) En traçant la courbe log(t) =f(T) ou log(D) = f(T), il est possible de déterminer le facteur d’inactivation thermique z. La pente de cette droite est -1/z Détermination graphique de z à partir de la droite : log(t) = f(T°C) Détermination graphique de z à partir de la droite : t = f(T°C) Définition de z : Le facteur z est l’élévation de température qui permet de diviser par 10 le temps de chauffage t ou le temps de réduction décimal D pour une même efficacité de destruction microbienne (n ou E= constante) Sur une représentation graphique en coordonnées semi-logarithmiques la détermination de z se réalise par interpolation. Ainsi, z est un paramètre de thermonésistance caractéristique de chaque espèce de micro-organisme. En général, z est d’environ 10°C pour les formes sporulées et de 5’C pour les formes végétatives. 6. Exemples de valeurs de D et z Le tableau donne quelques exemples de valeurs de D et de z pour des formes végétatives de bactéries dans divers aliments. Le temps d’exposition à la chaleur est un paramètre aussi important que la température. 7. Notion de barème On déﬁnit un barème de traitement comme le couple température de palier de chauffage/ temps de chauffage (T ; t) appliqué à un produit. Le tableau suivant présente quelques exemples de barèmes utilisés en industrie alimentaire. Exercices d’application Exercice 1 : À partir des données fournies, compléter les deux tableaux ci-dcssous. 1. Soit un échantillon contaminé par 105 micro-organismes. Déterminer le temps de chauffage et la population de survivants après divers traitements à 72°C. Donnée : D72°C = 20 s. 2. Déterminer la durée de réduction décimale (DT) pour chaque température T, sachant que D60°C= 600 secondes et que Z=5°C. 8- Température de référence et micro-organisme de référence En pasteurisation, la température de référence Tref est :  Tref=70°C notamment lorsque le produit est contaminé par des bactéries.  Tref=60°C ou 65°C pour les produit acide colonisé parles levures ou moisissures Le facteur z dépend aussi des microorganismes qui colonisent le produit :  z=10°C en général (bactéries)  z= 5 à 7°C en général pour les produits acides colonisés par des levures- moisissures Germe de référence : C’est le microorganisme pathogène le plus thermorésistant qui colonise le produit à pasteuriser ; son choix dépend donc du produit. Exemple :  Pour la pasteurisation des produits carnés et plats cuisiné, on choisit souvent : streptocoque (ou entérocoque) faecalis  pour les produits laitiers : mycobactérium tuberculosis (bacille tuberculeux) ; on peut aussi choisir E. coli. Voici le moment d’autoévaluation Selon vous, quelle proposition est exacte ? Plusieurs réponses sont possibles ! La courbe de survie suivante (3 pts) : représente l’évolution du nombre de microorganismes survivants quand on les expose à une température de croissance optimale constante représente l’évolution du nombre de microorganismes survivants quand on les expose à une température létale constante représente l’évolution du nombre de microorganismes détruits quand on les expose à une température létale constante Sur la courbe de survie l’évolution du nombre de microorganisme correspond à une décroissance exponentielle En théorie, la stérilité absolue n’existe pas Sur la courbe de survie en coordonnée logarithmique : (3 pts) DT correspond à la température qui permet de diviser par 10 la population de microorganismes DT correspond à la durée de chauffage permettant de diviser par 10 la population de microorganismes la pente de la droite correspond à -1/DT DT permet de caractériser la thermorésistance des microorganismes plus DT est grand plus le microorganisme est sensible à la chaleur Exemple de paramètre de thermoresistance DT (3 pts) à 121.1°C il faut un peu plus de 12 secondes pour détruire Clostridium botulinum à 121.1°C il faut un peu plus de 12 secondes pour diviser par 10 Clostridium botulinum parmi les 3 microorganismes, c’est Clostridium botulinum le moins thermorésistant parmi les 3 microorganismes, c’est Clostridium botulinum le plus pathogène le nombre de réduction décimale n (3 pts) : correspond au rapport du Nombre initial de microorganisme divisé par le nombre de µo survivant correspond au rapport du logarithme du Nombre initial de µo divisé par le nombre de microorganisme survivant uploads/Sante/ cinetique-de-destruction-des-microorganismes-par-la-chaleur.pdf