Les traitements athermiques

Les méthodes athermiques sont de plus en plus recherchées dans le domaine agroali- mentaire pour l’intérêt qu’elles présentent sur le plan de l’efficacité et de la rapidité de traitement. Ces techniques sont capables de détruire des microorganismes pathogènes sans pour autant altérer les emballages et les qualités organoleptiques des produits.

1.5.1 La lumière pulsée

Cette technique utilise des flashs de lumière très intenses de période allant de 1 à 20 pulses/s [48]. L’intensité du flux lumineux peut parfois être 2.104 fois plus grande que le spectre solaire ressenti à la surface de la Terre [49]. En agroalimentaire, des combinaisons de plusieurs longueurs d’onde, à des proportions inégales, sont généralement utilisés : UVC : 8% ; UVB : 13% ; visible : 49% ; IR : 30%. L’effet biocide de la lumière pulsée LM est dû à la conjugaison de plusieurs facteurs parmi lesquels : les UV, la durée de

l’impulsion et la puissance des flashs [49].

Les rayonnements pulsés agissent de plusieurs façons différentes sur les cellules des microorganismes. Les effets photochimiques dus aux UV provoquent des modifications au niveau de certaines liaisons de l’ADN et perturbent le fonctionnement normal de l’ADN-polymérase [50]. Les IR peuvent provoquer des effets photothermiques se tradui- sant par une augmentation brutale et importante de la température à la surface de la cible, entraînant la destruction de la cellule [51].

Sur la figure (1.11) [9] sont montrées les courbes de survie de trois souches de la spore de B. subtilis (1A1, uvrA et recA) exposées à la lumière pulsée (280-1100 nm), aux radiations UVC (253,7 nm) et à la chaleur humide (90°C). A de faibles doses (inférieures à 0,5), ces courbes ne montrent pas de différences significatives entre les échantillons traités par la lumière pulsée et ceux exposés aux UVC. Cependant, à des doses plus élévées (supérieures à 0,5), les trois souches étudiées présentent des formes de résistance très différentes. En effet, la souche recA semble être la moins sensible aux UVC (taux d’inactivation très proches entre les traitements à la lumière pulsée et les traitements UVC). Par contre, la souche 1A1 s’est révélée être la plus sensible des trois souches, avec 2 log10 de réduction de plus par rapport aux traitements effectués à la LP (pour

une même dose de rayonnement). Les trois souches étudiées présentent des résistances thermiques très proches, avec des temps de destruction thermique à 90°C se situant entre 34 et 43 min. De manière générale, l’efficacité biocide de la lumière pulsée est largement supérieure à celle du traitment à la chaleur humide.

Figure 1.11 –Influence de la lumière pulsée (a), des radiations UVC (b) et de la chaleur humide à 90°C (c) sur la survie bactérienne de trois souches de B. subtilis (1A1, uvrA et recA) [9].

1.5.2 La haute pression hydrostatique

Cette technique consiste à appliquer, sur le produit, une haute pression identique dans toutes les directions de l’espace. Elle est généralement appliquée sur des produits

alimentaires pré-emballés dans le but de réduire leur charge bactérienne et d’éviter leur recontamination à la fin du processus. La pression de travail varie selon l’application et le niveau de décontamination désirés. Typiquement, pour le traitement des viandes, des pressions de l’ordre de 400 à 700 MPa sont généralement utilisées [52]. La haute pression induit des modifications dans la membrane plasmique de la plupart des microorganismes. Ces modifications se traduisent par la dénaturation des protéines de synthèse et l’inhibi- tion des mécanismes génétiques de la cellule [53].

Cette méthode est capable d’aboutir à des taux d’inactivation pouvant atteindre 6-7 log₁₀ CFU/g sur les cellules végétatives soumises à des pressions entre 138 et 483 MPa [54]. Cependant, en présence de spores, des pressions plus élevées (entre 500 et 1200 MPa) sont nécessaires pour obtenir les taux d’inactivation souhaités. Il se trouve qu’à de telles pressions, de fortes modifications de la texture des aliments, de leur couleur et de leurs propriétés physico-chimiques ont été observées. De plus, Hendrickx et al. [55] ont rapporté que des pressions supérieures à 300 MPa occasionnent des dénaturations irréversibles au niveau des protéines.

Moerman et al. [56] ont étudié l’effet de la haute pression hydrostatique (400 MPa / 30 min) et de la température de traitement (20°C et 50°C) sur des bactéries végétatives et des spores identifiées sur de la viande de porc. Leurs résultats montrent que les traitements à 20°C ont très peu d’effet sur la plupart des spores et des bactéries végétatives étudiées. Par exemple, des taux d’inactivation de 1 log10 et de 2 log10 ont été respectivement

obtenus pour les spores de B. subtilis et la bactérie de E. coli. L’augmentation de la température (50°C) a révélé de nettes améliorations dans l’efficacité biocide du procédé sur toutes les bactéries étudiées. Des taux d’inactivation supérieurs à 4 log₁₀ ont été mentionnés sur les échantillons de B. subtilis ainsi que ceux contenant des E. coli. 1.5.3 Champ électrique pulsé

L’application d’un champ électrique extérieur sur une cellule vivante crée une différence de potentiel de part et d’autre de sa membrane. Si la valeur du champ électrique est suffisante, le potentiel transmembranaire naturel est modifié, engendrant des phénomènes de répulsion entre les molécules chargées au sein de la cellule. Ces répulsions génèrent des déformations au niveau de la membrane cellulaire qui se traduisent par l’apparition de pores facilitant la perméabilisation de la cellule [57]. Typiquement, un champ électrique de 10 kV/cm, d’une période de quelques nanosecondes, crée un potentiel transmembranaire de l’ordre de 1 V [58].

L’efficacité de cette méthode dépend de la nature du microorganisme et ses caractéristiques telles que son pH intercellulaire et sa taille (plus la cellule est grande, plus sa sensibilité à l’effet du champ électrique est grande). Cette technique est souvent utilisée dans le

domaine agroalimentaire pour inactiver certaines enzymes dans le but de retarder les processus métaboliques responsables de la péremption des produits [59].

L’application du champ électrique pulsé est souvent associée à d’autres méthodes pour améliorer son efficacité biocide sur certaines souches bactériennes.

Dans l’exemple de la figure (1.12) [10] est montré l’effet conjugué du champ électrique pulsé et de la température sur des spores de B. subtilis inoculées dans du lait écrémé. Les résultats de cette étude montent clairement que l’augmentation de l’intensité du champ électrique et de la température contribue à l’amélioration du pouvoir biocide de la méthode.

Figure 1.12 – Effets conjugués du champ électrique pulsé et de la température sur la survie bactérienne des spores de B. subtilis [10].