Influence de la conservation au froid des échantillons alimentaires sur la viabilité des microorganismes présents : Essais de cryoprotection : approches microbiologique et protéomique

par Fatma Mihoub

Thèse de doctorat en Stratégies d'exploitation des fonctions biologiques

Sous la direction de Jean-Marc Laval.

Soutenue en 2003

à Compiègne .


  • Résumé

    Les laboratoires de microbiologie alimentaire ont régulièrement recours à une conservation au froid des échantillons, avant mise en œuvre de l'analyse. L'objectif de notre travail est d'étudier l'influence de cette conservation sur la viabilité des microorganismes, en vue de l'améliorer. Dans une étude préliminaire, nous avons évalué l'effet de la conservation au froid, positif ou négatif, sur la viabilité de microorganismes naturellement présents ou inoculés artificiellement dans deux matrices alimentaires, les carottes râpées et la crème pâtissière. Cet effet dépend du microorganisme, de la matrice alimentaire et de la température de conservation au froid. Un effet inhibiteur des carottes râpées sur L. Monocytogenes, déjà relevé dans la littérature, est observé à 4'C. Un dénombrement en parallèle, sur milieu sélectif et non sélectif a permis de caractériser et de quantifier les deux types de lésions (stress et mort) causés par le froid chez les trois espèces bactériennes, E. Coli, L. Monocytogenes et S typhimuilum, inoculées dans différentes matrices modèles. Les résultats ont permis d'observer un effet protecteur de la matrice alimentaire sur les bactéries lors de la congélation. Cet effet est plus important dans la crème pâtissière que dans les carottes râpées et n'est pas directement lié au pH de la matrice. L'étude de la réponse au froid, chez deux souches dE. Coli, est réalisée par deux approches, microbiologique et protéomique. Le stress, après congélation, est plus important chez la souche de collection que chez la souche sauvage. Une adaptation au froid, avant congélation, améliore préférentiellement la récupération de la souche de collection. L'étude des protéines, par électrophorèse bidimensionnelle d'extrait du cytoplasme et de la membrane externe, a permis de confirmer ces résultats microbiologiques. Ces techniques mettent en évidence des marqueurs moléculaires de sensibilité/résistance à la congélation. Elles fournissent un début d'exploitation à l'effet positif d'une adaptation avant la congélation, particulièrement marquée chez la souche de collection. L'effet de différents cryoprotecteurs et de l'adaptation au froid, sur la résistance à la congélation de différentes souches inoculées en milieu TSB, est évalué. Aucun stress et aucune mort n'apparaissent, chez la souche de L. Monocytogenes, après congélation- Pour les souches d'E. Coli et de S. Typhimurium, l'analyse statistique a révélé un effet bénéfique du glycérol à 10%, seul ou en mélange avec la bétaïne à 12% ou le lactose à 5%. L'adaptation au froid, seule, n'aide que partiellement à la prévention des lésions dues à la congélation. D'une façon générale, en mélange, l'effet du cryoprotecteur le plus efficace domine. Ces résultats sont confirmés au moyen de cinétiques de croissance bactérienne. L'effet bénéfique du glycérol seul à 10% est validé sur plusieurs souches des trois espèces étudiées, inoculées dans différentes matrices alimentaires. Une protection, plus ou moins complète, est observée pour l'ensemble des souches dans les différentes matrices.


  • Résumé

    The laboratories of food microbiology used regularly cold to preserve samples before analysis. This work aimed to study the effect of this cold preservation on the viability of microorganisms present on these food samples in order to improve it. On preliminary study, we have evaluated the effect of cold preservation, positive or negative, on the viability of microorganisms naturally present or artificially inoculated on two food matrix, grated carrot and pastry cream. This effect depended on the rmicroorganism, the food matrix and the temperature of cold preservation. An inhibitory effect of grated carrot on L. Monocytogenes cells, already noted in literature, was observed at 4'C. A parallel counting on non-selective and selective culture medium allowed to characterise and quantify the two types of lesions (stress and death) caused by cold on three bacterial species, E. Coli, L. Monocytogenes and S. Typhimurium inoculated on different matrix models. The results showed a protective effect of food matrix on bacterial viability during freezing. This effect was more important for pastry cream. Than grated carrot and was not directly related to the pH of the food matrix. The study of cold response, on two strains of E. Coli, was performed according to microbiological and proteomic approaches. The stress, after freezing, was more important on the collection strain than on the wild strain. Cold adaptation before freezing, improved cell viability, specially for the collection strain. Proteins analysis from the two cell compartments, cytoplasm and outer membrane, separated by two-dimensional electrophoresis, confirmed the microbiological results. These techniques allowed to determine molecular markers of resistance/sensitivity to freezing. These also showed a beginning exploitation of the beneficial effect of an adaptation before freezing specially marked for the collection strain. The effect of different cryoprotectants and cold adaptation on freeze resistance of different strains inoculated on "TSB" medium was evaluated. No stress and no death were observed on L. Monocytogenes strain after freezing. For the strains of E. Coli and S. Tryphimurium, the statistical analysis showed a beneficial effect of glycerol at 1 01/0, used singly or in a mixture with betaine at 12% or lactose at 5%. The cold adaptation, used singly, helped partially for the prevention of lesions due to freezing. Generally, in mixture, the cryoprotectant with the most beneficial effect dominated. A study of growth parameters confirmed these results. The beneficial effect of glycerol, used singly at 10% was validated with several strains of the three bacterial species inoculated in different food matrix. A protection, more or less complete, was observed for ail strains inoculated.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (186 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 268 réf.

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