La conservation des aliments

La conservation des aliments

HISTORIQUE

L’importance d’avoir des aliments sains et nutritifs n’est pas à discuter, car il est essentiel pour tout le monde d’avoir accès à de la nourriture consommable. Cependant, les aliments possèdent une flore microbienne importante. La flore microbienne est constituée des microorganismes qui sont généralement dans l’aliment : c’est la flore normale. Pourtant, si cette flore microbienne n’est pas contrôlée, la qualité et la conservation des aliments ne sont pas assurées. D’un autre côté, les consommateurs exigent de plus en plus d’avoir accès à des aliments « frais », sans additifs chimiques et peu transformés. Or, les denrées alimentaires sont de plus en plus exportées et importées à travers le monde. C’est pourquoi de nouvelles stratégies permettant de conserver les aliments doivent être développées.
Lorsque les gens ont diminué leur dépendance à l’égard de la chasse et de la pêche et qu’est apparue l’agriculture, il est devenu impératif de trouver un moyen de conserver le surplus d’aliments. Dès 3000 av. J-C., le sel a été utilisé pour conserver la viande. Le fumage du poisson, la production du vin et l’utilisation de fromages et de lait caillé furent également introduits à cette époque. Malgré les efforts déployés pour empêcher que les aliments se détériorent, ce n’est qu’au 19e siècle que l’altération microbienne fut étudiée. C’est Louis Pasteur, que l’on aperçoit sur la photo, qui ouvrit l’ère moderne de la microbiologie alimentaire. En 1857, il démontra que c’était des microorganismes qui gâtaient le lait. D’autres travaux de Pasteur démontrèrent que la chaleur était un élément qui permettait de contrôler les microorganismes présents dans le vin et la bière. La microbiologie alimentaire a fait des pas de géant depuis les 100 dernières années. Plusieurs procédés de conservation des aliments ont vu le jour. Ceux-ci seront présentés dans la section Méthodes de conservation.

MICROORGANISMES

Bactéries

Une bactérie, c’est un microorganisme (organisme de très petite taille) unicellulaire (formé d’une seule cellule). En fait, une bactérie est une cellule et tout est contenu à l’intérieur de la paroi. Les bactéries sont des organismes procaryotes, c’est-à-dire qu’ils ne contiennent pas de noyau. Ces cellules sont presque toujours entourées d’une paroi cellulaire complexe. Le matériel génétique n’est pas séparé du reste du cytoplasme. Ce dernier contient également des ribosomes et des corps d’inclusion. Les cellules eucaryotes sont, quant à elles, plus complexes.
Les bactéries contiennent un seul chromosome qui se présente sous la forme d’un long filament d’ADN pelotonné sur lui-même. L’ADN (acide désoxyribonucléique) est ce qu’on appelle l’alphabet génétique. Cette expression signifie que c’est dans l’ADN que toute l’information nécessaire à la construction et au fonctionnement d’un organisme est contenue, un peu comme l’alphabet avec lequel on peut former tous les mots. L’image ci-contre (figure 2) est un exemple d’une cellule procaryote. On ne peut y voir de noyau, mais on remarque que l’ADN se trouve à l’intérieur de la membrane plasmique.
Les bactéries se multiplient très rapidement par scission. La scission, ou scissiparité, consiste en une reproduction asexuée où l’organisme se sépare en deux. Cette reproduction asexuée signifie que la bactérie n’a pas besoin d’être fécondée par une autre bactérie pour se reproduire. Une cellule seule produit donc des descendants qui seront identiques à la cellule mère. Le temps de génération est le temps requis pour qu’une cellule nouvellement formée puisse à son tour produire deux cellules filles. Plus le temps de génération est court, plus la croissance d’une souche bactérienne sera rapide.
Les bactéries se nourrissent de ce qui est disponible dans leur environnement. Par exemple, celles qui sont présentes dans l’intestin se nourriront à partir des éléments qui y sont présents. De la même façon, les bactéries présentes dans la viande utiliseront les constituants de la viande pour se nourrir. En fait, une bactérie a les mêmes besoins que nous. Elle a donc besoin d’eau, de sucre, d’éléments chimiques (carbone, phosphore, azote, soufre), etc. Le tableau 1 donne des exemples des noms que l’on donne aux microorganismes par rapport à leurs habitudes de consommation. Un même microorganisme peut être, par exemple, un autotrophe chimiolithotrophe, c’est-à-dire qu’il a une source chimique d’énergie, qu’il consomme du CO2 comme source de carbone et qu’il a besoin de donneurs inorganiques d’hydrogène/électrons pour croître.
Les milieux de culture sont d’une grande importance pour la microbiologie. En effet, les milieux spéciaux de culture permettent l’isolement et l’identification de microorganismes. Il est également possible de former un milieu permettant la croissance sélective de certains microorganismes afin d’identifier une espèce particulière. Pour ce faire, on doit rendre le milieu propice à la croissance. Il doit donc contenir les nutriments et les éléments nécessaires à la croissance. Il existe différents types de milieux. Les milieux synthétiques ou définis sont des milieux où toutes les composantes sont connues. Par exemple, on connaît le milieu propice à la croissance d’Escherichia coli. La source de carbone est le glucose et la quantité requise est de 1,0 g/L. Des sels d’ammonium très simples sont présents comme source d’azote. À l’opposé, les milieux complexes sont des milieux qui contiennent des ingrédients de composition chimique indéterminée. On utilise souvent des milieux comme le bouillon de soja et la gélose de soja. Ils sont très utiles pour satisfaire les besoins nutritionnels de plusieurs microorganismes. Ils sont donc d’utilité générale. D’autres milieux sélectifs favorisent la croissance de microorganismes particuliers. Par exemple, les géloses MacConkey, Endo et Éosine-bleu de méthylène sont des milieux utilisés pour détecter E. coli. Puis il y a les milieux différentiels qui permettent de distinguer différents groupes de bactéries. On utilisera, par exemple, une gélose de sang pour différencier les bactéries hémolytiques (qui détruisent les globules rouges du sang) des bactéries non hémolytiques.
L’absorption des nutriments par la cellule se fait selon certains mécanismes. Il y a la diffusion passive, c’est-à-dire que les nutriments se déplacent d’une région de concentration élevée vers une région de concentration plus faible (phénomène d’osmose). Il y a également la diffusion facilitée. La membrane plasmique de la cellule possède des perméases (protéines de transport) qui facilitent la diffusion des nutriments. Puis, il y a le transport actif. Ainsi, avec ce mécanisme, même si les concentrations ne favorisent pas la diffusion, les nutriments peuvent tout de même traverser la membrane. L’utilisation de l’énergie métabolique est nécessaire pour pomper les nutriments à l’intérieur de la cellule. Il y a des protéines de transport à l’intérieur de la membrane plasmique. C’est grâce à ces protéines que le transport actif est possible.
La taille des bactéries peut varier, mais elle est généralement de l’ordre du micromètre. Les bactéries peuvent être de différentes formes : bacilles (de forme allongée) ou bâtonnets, coques (de forme arrondie) et spiralée. L’image suivante montre les trois types de bactéries : des bacilles (orange), des coques (vert) et des spirilles (jaune).
Les coques se présentent, selon les bactéries, associées deux par deux (diplocoques), en tétrade (quatre cellules), en chaînette, en groupement cubique de huit cellules ou en grappe irrégulière. Les bacilles peuvent avoir les extrémités arrondies, les extrémités droites ou elles peuvent être en forme de virgule (vibrions). Les spirilles sont des bactéries à forme spiralée rigides et sont habituellement plus volumineuses que les bacilles et les coques. Lorsque les bactéries ont une forme spiralée flexible, on les nomme spirochètes. Dans le tableau suivant, il y a des exemples de bactéries selon chacune des formes. Il existe d’autres formes encore moins communes, mais les plus importantes sont nommées ici.
D’autres bactéries peuvent être pourvues de flagelles qui servent à la locomotion. Elles peuvent avoir une distribution polaire (à une ou aux deux extrémités) ou pétitriche (réparties sur toute la surface de la bactérie), comme nous le montre l’image qui suit.
Les bactéries peuvent être présentes dans le corps humain et former la flore normale ou la flore transitoire. Les bactéries formant la flore normale sont bénéfiques à l’être humain et résident dans le corps à des endroits très précis. Par exemple, celles qui vivent dans l’intestin d’un humain aident à la digestion. Pour ce qui est de la flore transitoire, ce sont les bactéries qui se trouvent parfois dans le corps humain, mais qui ne peuvent s’y reproduire. Elles ne sont pas fixées fermement, c’est pourquoi elles meurent après un moment. On peut donner l’exemple de Staphylococcus aureus. Cette bactérie se trouve un peu partout dans notre corps et dans l’environnement. Cependant, elle ne colonise habituellement pas la peau. S. aureus ne pourra survivre que dans les narines, la région périanale et les zones avec lésions. Cette bactérie est donc un exemple de flore transitoire de la peau. N’ayant pas les capacités de se fixer et de se reproduire ailleurs que dans ces régions, elle meurt en n’ayant été que de passage. Il existe également des bactéries pathogènes (qui provoquent ou qui peuvent provoquer une ou des maladies). Contrairement aux deux autres types de bactéries, elles ne sont pas bénéfiques pour l’humain. Afin de les éliminer ou de diminuer leur multiplication, des chercheurs ont mis au point les antibiotiques.

Mycètes

Les mycètes sont des organismes eucaryotes qui portent des spores. Ils se nourrissent par absorption, ne contiennent pas de chlorophylle et peuvent se reproduire de façon asexuée et sexuée. La plupart des mycètes sont saprophytes, ce qui signifie qu’ils se nourrissent de matières organiques mortes. Ils ont donc un rôle très important à jouer en tant qu’agent de décomposition. Ils sont la cause principale des maladies des végétaux. Ils causent également plusieurs maladies chez les animaux et les humains. Les mycètes, en particulier les levures, sont essentiels à plusieurs procédés industriels qui impliquent la fermentation.

Moisissures

Les moisissures font partie du règne des mycètes. La majorité d’entre elles font également partie de l’embranchement des ascomycètes. Elles sont constituées de filaments longs, fins et ramifiés, que l’on nomme hyphes. Ces hyphes forment un mycélium, c’est-à-dire qu’ils forment une masse emmêlée.Sur l’image précédente, on remarque que les hyphes s’accrochent ensemble pour former le mycélium. Certaines moisissures sont pathogènes. Nous verrons, un peu plus loin dans cette section, que les moisissures peuvent parfois changer de forme pour devenir des levures. Penicillium est une moisissure multicellulaire commune que l’on peut retrouver, entre autres, sur une pomme pourrie. La photo suivante est la moisissure que l’on retrouve sur le pain.

Levures

Les levures font aussi partie des mycètes et de l’embranchement des ascomycètes. Cependant, une levure est un mycète unicellulaire (il ne contient qu’une cellule) de très petite taille, qui possède un seul noyau. Elle dispose de deux moyens de reproduction : de façon asexuée par bourgeonnement et de façon sexuée par formation de spores. Chaque bourgeon qui se sépare forme une nouvelle levure identique à la levure initiale. Les levures peuvent également rester ensemble et former des colonies. Saccharomyces cerevisiae en est un exemple; elle fait lever la pâte à pain et elle est aussi utilisée dans la fermentation de la bière. Sur la figure 7, on voit un autre exemple de levure. Les levures sont utiles, mais elles peuvent être également pathogènes. Comme pour les moisissures, elles peuvent changer de forme (voir plus bas). Certaines levures sont pathogènes et ne sont évidemment pas utiles en alimentation.

Mycètes pathogènes

Chez beaucoup de mycètes et spécialement chez ceux qui causent des maladies chez les humains ou les plantes, il y a deux formes possibles. Ils sont dimorphes parce qu’un même mycète peut passer de la forme de levure (L) chez un animal, à la forme de moisissure (M) dans le milieu externe. Ce changement de forme est dû à une variation dans les facteurs environnementaux. On appelle ce changement de forme transition LM. À l’opposé, chez les mycètes associés aux plantes, on observe une transition ML, la forme de moisissure étant dans la plante et la forme de levure à l’extérieur.
Pour ne nommer qu’un exemple de mycète dimorphe, notons que Candida albicans en est un; il fait partie de la flore normale du tractus digestif, de l’appareil respiratoire, du vagin et de la bouche. Chez une personne saine, C. albicans ne cause pas de maladie. Cependant, lorsque la flore normale est déséquilibrée, cet organisme cause la candidose. Cette maladie peut être de forme très variée, allant de l’infection sanguine à la candidose buccale (muguet), en passant par la vulvo-vaginite.