Après avoir lu l’article suivant sur la destruction thermique des microorganismes
Vous pourrez vous auto-évaluer à l’aide de ce quiz

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 D_T :

On appelle D_T la durée de réduction décimale D_T, 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 :

D_T 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 D_T 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, D_T 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 : D_72°C = 20 s.

2. Déterminer la durée de réduction décimale (D_T) pour chaque température T, sachant que D_60°C= 600 secondes et que Z=5°C.

8- Température de référence et micro-organisme de référence

En pasteurisation, la température de référence T_ref est :

• T_ref=70°C notamment lorsque le produit est contaminé par des bactéries.
• T_ref=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.

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
 correspond au nombre de division par 10 du nombre de microorganisme exposé à la chaleur
 permet de mesurer l’efficacité du traitement thermique au niveau de la destruction microbienne
 permet de mesurer la thermoresistance des microorganismes

–Le Streptocoque faecalis D est la bactérie de référence pour la pasteurisation du jambon. Le jambon qui doit être pasteurisé en contient 100 par gramme. Cette bactérie a une durée de réduction décimale D70°C = 2.95 minutes. A l’issus de la pasteurisation, il ne reste que 10-3 bactérie par gramme. (3 pts)

 à 70°C il faudra chauffer le jambon pendant 2.95 min pour diviser par 10 la population de Streptocoque faecalis D.
 Pour pasteuriser le jambon il faudra que l’efficacité du traitement thermique corresponde à 2 réductions décimales
 Pour pasteuriser le jambon il faudra que l’efficacité du traitement thermique corresponde à 5 réductions décimales
 Pour pasteuriser le jambon il faudra chauffer le jambon pendant un peu moins de 15 min.
 Pour pasteuriser le jambon il faudra chauffer le jambon pendant un peu moins de 295 min.

–la thermorésistance des microorganismes (4 pts) :

 dépend de la température
 est variable selon l’espèces des microorganismes
 les levures et moisissures résistent mieux à la chaleur que les bactéries
 la forme sporulée des bactéries résistent plus à la chaleur que la forme végétative
 l’acidité d’un aliment va diminuer la thermorésistance du microorganisme

–z est un autre paramètre de thermorésistance des microorganismes

(3 pts)

 z correspond à l’élévation de température qui permet de diviser par 10 la population de microorganismes
 on voit sur le graphique qu’en augmentant la température de 5 °C on divise la durée de chauffage par 10
 z correspond à l’élévation de température qui permet de diviser par 10 la durée du traitement thermique pour une même efficacité
 On voit sur le graphique, que z vaut 75°C
 on voit sur le graphique qu’en augmentant la température de 5°C, on diminue la durée de chauffage de 900 secondes.