Caractère hygiènique des matériaux utilisés dans les agro-industries - Contribution des caractéristiques de surface des micro-organismes (spores de BACILLUS) et des matériaux

par Céline Jullien

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Christine Faille.

Soutenue en 2001

à Compiègne .


  • Résumé

    La faculté des micro-organismes à adhérer à des supports inertes est une propriété reconnue et largement décrite. Dans l'industrie agroalimentaire, la présence de micro-organismes adhérents représente une source de contamination qui peut se traduire par l'altération des produits, et être dans certains cas à l'origine de toxiinfections alimentaires. Les spores de Bacillus, et plus particulièrement de Bacillus cereus, font partie des micro-organismes fréquemment isolés sur les chaînes de production agro-industrielles. En plus d'une capacité à adhérer particulièrement élevée, ce micro-organisme possède une grande résistance aux produits détergents et désinfectants, ainsi qu'aux traitements thermiques. Afin de réduire ou de prévenir le risque de contamination, des méthodes préventives, axées sur l'amélioration de la conception hygiénique des équipements, sont actuellement développées et soumises à réglementation au niveau européen par la Directive 98/37/EC (1998). Dans ce contexte, les principaux objectifs de ce travail de thèse étaient de mettre en évidence l'influence respective des propriétés de surface du matériau et des spores de Bacillus sur l'adhésion et la résistance aux procédures de Nettoyage En Place (NEP). Des matériaux de structures chimiques très différentes (verre, polymères, acier) ou semblables (aciers inoxydables) ont été comparés. L'influence des structures superficielles des spores telles que l'exosporium ou les curli a également été étudiée, et des méthodes permettant de mettre en évidence la présence de micro-organismes ou de souillures organiques à la surface des matériaux ont été envisagées. Parmi les paramètres topographiques et physico-chimiques, le rôle du RA et du Rz et des composantes acido-basiques a été mis en évidence dans l'adhésion des spores de B. Cereus lorsque des matériaux de verre, acier et polymères sont comparés. En revanche, Rz et RPK sont les seuls paramètres qui ont pu être corrélés avec le statut hygiénique des aciers inoxydables. De plus, l'hydrophobicité de surface des spores et la présence d'exosporium et de curli semblent favoriser leur adhésion et leur résistance aux procédures de nettoyage. Un état de surface " vieilli " a été simulé par l'alternance de cycles d'encrassement et de NEP. Il se traduit par le développement d'un film carboné relativement homogène à la surface des aciers inoxydables, et non localisé au niveau des défauts de surface. Cette modification globale de l'état de surface a pour conséquence un abaissement du statut hygiénique des matériaux testés. Cette étude a montré que le taux de contamination du support semble plus affecté par les propriétés des micro-organismes (spores de Bacillus cereus ou spores de Bacillus subtilis) que par les propriétés du support lui même. Au contraire, les caractéristiques du support sont apparues significatives dans la résistance des spores aux procédures de NEP. Enfin, il apparaît clairement que la prise en compte du vieillissement est nécessaire dans l'étude du comportement hygiénique des matériaux.


  • Résumé

    Bacterial adhesion is a well known and frequently observed phenomenon described in a wide range of applications. In the food industry, bacterial adhesion can be a potential risk for food contamination, and consecutive food spoilage or infectious disease. Bacillus spores, more particularly these of Bacillus cereus, are frequently isolated from food processing equipment surfaces. This micro-organism exhibits a high ability to adhere and to resist to heat and chemical treatments. Among solutions considered to prevent or reduce the potential risks of contamination, the hygienic conception of equipment has been taken into account by regulatory authorities in the European Union "Machine Directive" 98/37/EC (EU Council Directive, 1998). In this context, the main objective of this thesis work was to put in evidence the respective influence of material and spore surface properties on adhesion and resistance to Cleaning In Place (CIP) procedures. Materials with various (glass, steel and polymers) or similar (stainless steels) chemical structures were studied. The role of spore morphological structures (exosporium or curli) was investigated, and methods to detect adhering micro-organisms or soils were elaborated. Among topographic and physicochemical properties, RA and Rz as well as acido-basic components appeared significant on adhesion ; whereas Rz and RPK were the only parameters related to the hygienic level of stainless steels. It also seemed that bacterial surface hydrophobicity as well as curli and exosporium enhanced spore attachment and resistance to cleaning procedures. An ageing procedure was performed on materials by successive soiling and CIP procedure on a pilot plant. This conditioning procedure was found to induce the growth of an organic homogeneous film on stainless steel surfaces, not only localised in the surface defaults, raising the evidence of lowered hygienic level of the surface. This study allowed to conclude that the level of adhering spores was more influenced by micro¬organisms surface characteristics (Bacillus cereus or Bacillus subtilis spores) than by the material surface itself. Conversely, material surface characteristics appeared to influence the resistance of adhering spores to CIP procedures. Finally, it clearly appeared that ageing procedure should be taken into account for further investigations on hygienic properties of the surfaces.

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Informations

  • Détails : 144 f. et f. A-G
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. P. 126-144

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