retour à l'index des TPE de S TPE : Rupture de la chaine du froid et croissance bactérienne

par Anne-Madeleine ALLOVON, Isabelle MARTINUZZI, Céline Minar et Emilie SOULA en 2003/2004

Observation : On constate que nous prenons par habitude un certain nombre de précautions en ce qui concerne la conservation des aliments par le froid : ne pas sortir l'aliment du réfrigérateur durant une période prolongée, ne pas recongeler un aliment ayant été décongelé...

Hypothèse : La rupture de la chaîne du froid entraînerait une croissance bactérienne dans l'aliment, dont la consommation pourrait devenir dangereuse pour la santé.

VALIDATION EXPERIMENTALE :

Premier lot : 2 semaines de réfrigération à 4°C Le morceau de viande est coupé en 4 : - un témoin reste au réfrigérateur - un témoin reste à température ambiante - au bout de 2 jours, un morceau est sorti du froid et reste pendant 24h à température ambiante, puis est replacé au froid. - au bout de 2 jours, un morceau est sorti du froid et reste pendant 48h à température ambiante, puis est replacé au froid. Deuxième lot : 2 semaines de congélation à -18°C Le morceau de viande est coupé en 4 : - un témoin reste au congélateur. - au bout de 2 jours, un morceau est sorti du congélateur et reste pendant 24h à température ambiante, puis est replacé au réfrigérateur. - au bout de 2 jours, un morceau est sorti du congélateur et reste pendant 24h au réfrigérateur. - au bout de 2 jours, un morceau est sorti du congélateur et reste pendant 48h à température ambiante, puis est recongelé.

Chaque morceau a subi des tests bactériologiques réguliers : Nous avons stérilisé les outils et récipients dans du papier d'aluminium et nous nous sommes passé les mains à l'eau de javel pour ne pas ajouter de bactéries. Nous manipulons à côté de la plaque chauffante, pour rester dans la colonne de chaleur créant un cône de stérilité.	prélèvement d'un morceau de steak avec pince et scalpel	pesée du morceau avec la balance de précision (0,1g) dans un verre de montre
prélèvement de 2ml d'eau distillée avec une pipette munie de propipette	dépôt d'eau stérile sur le steak	on agite le morceau de viande dans l'eau pour détacher d'éventuelles bactéries et on ajoute 10 gouttes de colorant rouge pour mieux les voir au microscope
on prélève 2 gouttes avec une pipette souple	on introduit une goutte sur la lame de comptage quadrillée	on observe au microscope et on compte les bactéries d'une case du quadrillage

Résultats :

Observations au microscope :
Une bactérie est un être vivant unicellulaire encore très petite même au fort grossissement (x400). Nous avons vu des petites sphères (coques ou cocci) d'environ 5m m. Elles paraissent vides : la bactérie est une cellule procaryote, donc sans membrane nucléaire. Les autres formes que nous aurions pu trouver sont des bâtonnets (bacilles) ou des spirilles (spirochèters).
Nous avons compté le nombre de bactéries visibles dans une case du quadrillage, pour chaque prélèvement. Sachant la quantité exact de prélèvement contenu dans une des 10 encoches de la lame de comptage, et connaissant le nombre exact de cases du quadrillage, il ne reste plus qu'a multiplier pour avoir le nombre total de bactéries. Ce nombre n'est pas exact à la bactérie près mais reste cependant proche de la réalité.

au réfrigérateur :

au congélateur :

- La courbe représentant la croissance des bactéries au réfrigérateur reste constante au cours du temps. (environ 25000 bactéries, ce qui faisait beaucoup pour un produit "frais" !) - La courbe représentant la croissance des bactéries à température ambiante est croissante. Au bout de dix jours, les bactéries sont neuf fois plus nombreuses que celles qui restent au réfrigérateur. - Les courbes représentant la croissance des bactéries, lorsque le morceau de viande sort du réfrigérateur 28h et 45h peuvent se diviser en deux phases distinctes : une phase de forte croissance (lorsque les morceaux sont à température ambiante) et une phase de stagnation (lorsqu'ils sont replacés aux réfrigérateur. Au bout de dix jours, la population de bactéries est presque trois fois plus grande que celle qui est resté au réfrigérateur.

- La courbe représentant la croissance des bactéries au congélateur est constante au cours du temps (environ 400 bactéries) - Les courbes, représentant les bactéries sortant quelques temps du congélateur, peuvent se diviser en trois phases distinctes : une phase où la courbe est constante (les morceaux de viande sont dans le congélateur), une phase de forte croissance (passant de 400 à 1800 bactéries en 45h à température ambiante) et une phase de stagnation (les morceaux sont replacés au congélateur). Au bout de dix jours, la population de bactéries est cinq fois plus importante pour celles qui sortent à température ambiante que celles qui restent au congélateur, trois fois plus importante pour celles qui vont au réfrigérateur et quatre fois pour celles qui sortent 24h à température ambiante.

Interprétation

Les résultats nous montrent que plus les morceaux de viande sont restés à température ambiante, plus la croissance bactérienne est rapide. Lorsque l'on remet les morceaux au congélateur, la croissance bactérienne est stoppée tandis qu'au réfrigérateur elle est fortement ralentie. On peut en déduire que la température joue un rôle dans la prolifération des bactéries.
Pour la plupart, les bactéries se reproduisent selon un procédé asexué, ou chacune grandit en taille, duplique son chromosome, puis se divise en deux bactéries identiques, ou clones. Les conditions nécessaires à la multiplication varient d'un type de bactérie à l'autre et selon leur milieu de vie.
Les bactéries ont généralement besoin d'humidité pour se reproduire, et toutes ont besoin de "nourriture" (ici, la viande) pour obtenir leurs éléments de base : molécules organiques contenant les atomes carbone, oxygène, azote et phosphore en particulier. Les bactéries ont aussi toutes besoin d'énergie qu'elles obtiennent par respiration ou fermentation d'où la nécessité d'une température suffisante pour permettre le fonctionnement des biocatalyseurs enzymatiques.

Une fois bien installées dans un milieu favorable (notre corps est chaud et humide !), les bactéries se multiplient exponentiellement. Ce n'est pas le cas exactement ici car il faudrait que les bactéries se trouvent dans un milieu liquide, mais comme nous voulions tester la viande.

Xo = nombre de bactéries à T=0

X = nombre de bactéries à T=48h (=2880min)

Dans des conditions optimales, le temps que met une cellule-mère pour donner deux cellules- filles est de l'ordre de 20 minutes !
d'où T ½ = temps de division cellulaire (= 20min)

n = T / T ½ = 2880 / 20 = 144
ⁿ......¹⁴⁴......^{............43}
X = 2 X _0. = 2 .....= 2,2.10.. bactéries

Nombreuses sont les bactéries qui sont pathogènes car leurs déchets sont des toxines pour nous. Ces molécules poisons attaquent nos cellules et provoquent des symptômes divers sur l'individu infecté (1'hôte) : vomissements, paralysie, fièvre. Certaines bactéries possèdent de véritables seringues pour injecter leurs toxines directement à l'intérieur des cellules de l'hôte. Selon l'espèce, les bactéries vont créer leurs dégâts sur le lieu d'infection (par exemple, l'intestin), ou s'infiltrer par une lésion de la muqueuse intestinale dans l'intérieur du corps. Par exemple, la maladie listériose est créée par l'ingestion d'aliments contenant des bactéries de l'espèce Listeria. Ses symptômes sont la fièvre, des maux de tête, des douleurs musculaires, et un syndrome neuro-méningé. Ses conséquences sont la méningite, la septicémie et parfois l'avortement. Heureusement pour nous, nos globules blancs les détruisent et s'ils n'y suffisent pas, les antibiotiques sont très efficaces.

Un produit congelé subit des lésions au niveau cellulaire. Les bactéries déposées sur l'aliment peuvent facilement pénétrer dans ces cellules ce qui accroît fortement leur espace de vie et leur apport en nutriments. Il est nécessaire de consommer rapidement le produit décongelé après l'avoir cuit ce qui tue les bactéries.
Recongeler un produit décongelé aggrave encore la contamination du morceau de viande car la population bactérienne qui s'est fortement développée après décongélation connaîtra de nouveau une croissance exponentielle démultipliée lors de la deuxième décongélation.

Les bactéries colonisent rapidement un milieu, mais heureusement, il existe toujours un facteur qui va limiter cette croissance exponentielle. Quand l'environnement devient trop rude, en particulier trop sec, certaines sont capables de former une sorte de cocon où elles attendent en vie ralentie que les conditions s'améliorent pour pouvoir à nouveau se multiplier.

CONCLUSION :

Lors de la rupture de la chaîne du froid, les bactéries se développent très rapidement, surtout après décongélation. Elles sont de plus en plus nombreuses dans l'aliment. En se nourrissant, elles rejettent des déchets appelés toxines car nocifs en grande quantité pour l'organisme, entraînant la maladie voire la mort.
Plus il y a de bactéries, plus le risque d'intoxication est grand.

Vu les risques, il faut faire attention à
-ne pas rompre la chaîne du froid ou minimiser la rupture donc acheter les produits frais en fin de courses et les congelés en dernier, les placer tout de suite dans un sac isotherme pour le trajet puis au réfrigérateur ou congélateur selon le cas, de retour à la maison
-ne pas décongeler puis recongeler un aliment
-ne pas dégeler un aliment à la température de la pièce
-se laver les mains fréquemment, pour ne pas transmettre les bactéries entre aliments frais.

BIBLIOGRAPHIE

Sur Internet http://www.phem.fr/bio/page/p_ib_2.html

Au CDI du Lycée :

- Alimentation et santé de Christian Rémésy. Edition : DOMINOS Flammarion.

- Bactéries, virus et champignons de Xavier et Laurence Rolland. Edition : DOMINOS Flammarion.

- La Recherche 217 " La nage des bactéries " de W .Lengeler (paru en janvier 2000) Résumé :Tout microbe a besoin de se déplacer pour trouver sa nourriture ou pour s'éloigner d'un environ désagréable. Lorsque la nourriture a été consommée en un endroit, les bactéries se déplacent vers des régions où le milieu est encore riche.

- La Recherche 337 " Les bactéries " de Nathalie Caplet (paru en décembre 2000) Résumé: On sait aujourd'hui que les bactéries sont les reines du recyclage. Elles habitent les milieux les plus extrêmes. La majorité des bactéries nous est encore inconnue.

Emission télé :
E=M6 (sur M6 le 25/01/2004 à 20h15) Pourquoi ne faut-il pas recongeler un aliment ?

Interview du personnel de la cantine du Lycée sur le sujet.