9 mesures pour contrôler la croissance microbienne (avec figure)

Certaines des mesures importantes pour contrôler la croissance microbienne sont les suivantes: 1. Nettoyage 2. Basse température 3. Haute température 4. Stérilisation du filtre 5. Stérilisation par rayonnement 6. Élimination de l'humidité 7. Emballage sous atmosphère modifiée 8. Réduction du pH 9. Utilisation de produits chimiques .

1. Nettoyage:

Le nettoyage consiste à balayer, essuyer, laver et brosser un matériau, ce qui élimine la plupart des microbes présents.

Par exemple, balayer le sol, essuyer la table après un repas, laver le sol ou les chiffons, se brosser les dents sont des étapes visant à décontaminer le matériau, contrôlant ainsi la croissance microbienne.

2. Basse température:

Les basses températures retardent la croissance d'un grand groupe de microbes et contrôlent ainsi la croissance microbienne.

L’exposition à une température basse peut se faire de deux manières:

(i) refroidissement:

Il s’agit de réduire la température d’un matériau à environ 0 ° C, mais pas au-dessous. La basse température retarde la croissance d'un grand groupe de microbes et contrôle ainsi la croissance microbienne dans le matériau. Par exemple, le poisson est refroidi, généralement par glaçage, ce qui retarde la croissance des microbes responsables de la détérioration et la préserve ainsi pendant quelques jours.

ii) Congélation:

C'est un processus d'abaissement de la température d'un matériau en dessous de 0 ° C. La basse température retarde la croissance d'un grand groupe de microbes et contrôle ainsi la croissance microbienne dans le matériau. La croissance microbienne est complètement arrêtée en dessous de -10 ° C. Par exemple, le poisson et la viande sont congelés généralement à une température inférieure à -20 ° C, ce qui arrête complètement la croissance des microbes responsables de la détérioration et la préserve ainsi pendant des mois.

3. Haute température:

Lorsque la température dépasse la température maximale de croissance des microbes, des effets létaux se produisent. Ainsi, une température très élevée détruit les microbes et contrôle ainsi la croissance microbienne.

L’exposition à des températures élevées peut se faire de différentes manières:

(i) lumière du soleil:

La température élevée de la lumière solaire tue de nombreux microbes. L'eau des bassins et des réservoirs est généralement gravement contaminée par des microbes, mais la lumière du soleil tue un grand nombre de microbes et réduit ainsi considérablement la contamination. Le rayonnement UV du soleil tue également de nombreux microbes.

ii) Chaleur sèche:

La chaleur sèche tue les microbes par oxydation des composants cellulaires, tandis que la chaleur humide tue par coagulation ou dénaturation des protéines cellulaires des cellules microbiennes. La chaleur sèche est appliquée de la manière suivante.

a) Four à air chaud:

Tous les articles en verre et les matériaux tels que les poudres, la cire et l'huile, qui ne doivent pas entrer en contact avec l'humidité, sont stérilisés dans un four à air chaud à 180 ° C pendant 3 heures. L’organisme indicateur utilisé pour l’essai de stérilité d’un four est Clostridium tetani, qui se développe dans de la viande cuite par Robertson ou dans un milieu de gélose au thioglycolate.

b) Incinération:

C'est un processus de stérilisation en brûlant un matériau en cendres. Les boucles et les aiguilles sont brûlées au rouge sur un bec bunsen. Les matériaux et les carcasses d'animaux de laboratoire infectés sont incinérés avant d'être éliminés.

(c) enflammé:

Il s'agit d'un processus de stérilisation de matériaux tels que le scalpel, les ciseaux et l'épandeur de verre, qui sont d'abord trempés dans de l'alcool puis passés sur la flamme, permettant à l'esprit de s'enflammer et de brûler. Ils ne sont pas autorisés à devenir rouge.

iii) Chaleur humide:

La chaleur humide tue les microbes par la coagulation de leurs protéines. La chaleur humide est plus efficace que la chaleur sèche car elle prend moins de temps, en particulier à haute pression, lorsque la température est supérieure à 100 ° C.

Il est appliqué de la manière suivante:

(une) Pasteurisation:

La pasteurisation est un processus de traitement thermique à 100 ° C utilisant une chaleur humide, qui tue certains types de microbes dans un matériau donné, mais ne tue pas tous les microbes présents. Le lait, les jus, les crèmes et certaines boissons alcoolisées sont conservés par pasteurisation.

Il tue certains microbes pathogènes ainsi que certains microbes nuisibles, augmentant ainsi considérablement la durée de conservation des liquides périssables. La pasteurisation du lait se fait de deux manières, à savoir. pasteurisation éclair (71 ° C pendant 15 secondes) et pasteurisation en masse (63-66 ° C pendant 30 minutes).

(b) Ébullition:

C'est un processus de chauffage de matériaux dans de l'eau bouillante à 100 ° C pendant environ 30 minutes. Les seringues et les aiguilles à usage hospitalier sont bouillies dans de l'eau avant utilisation. La cuisson des aliments est également un processus d'ébullition.

(c) Tyndalisation:

Il s'agit d'un processus de stérilisation à la chaleur fractionnelle utilisant une chaleur humide, effectué sur trois jours, de manière à stériliser complètement un matériau. Certains milieux microbiologiques contenant des sucres thermolabiles, détruits par autoclavage, sont stérilisés par tyndalisation.

Le matériel à stériliser est chauffé à la vapeur à 100 ° C pendant 20 minutes chaque jour pendant trois jours consécutifs. Le traitement thermique du premier jour tue les formes végétatives des bactéries. Au premier jour d'incubation, les spores, qui survivent au traitement thermique, germent.

Le traitement thermique du deuxième jour tue ces bactéries germées. Le deuxième jour d'incubation permet à toutes les spores résiduelles de germer. Le troisième jour, le traitement thermique tue ces bactéries germées, stérilisant ainsi complètement le matériau.

(ré) Autoclavage:

Il s'agit d'un processus de stérilisation à la chaleur dans lequel le matériau à stériliser est chauffé à 121 ° C pendant 15 minutes à la vapeur super-saturée (vapeur à une température supérieure à 100 ° C) dans un autoclave. Un autoclave est un appareil scellé qui génère et maintient de la vapeur sous pression.

À la pression atmosphérique normale, la température maximale pouvant être atteinte dans un bain-marie ouvert est de 100 ° C. Lorsque l'eau est chauffée dans une chambre fermée telle que l'autoclave, de la vapeur est produite et la pression de la vapeur à l'intérieur de la chambre augmente, car la vapeur ne peut pas s'échapper de la chambre.

La pression élevée augmente le point d'ébullition de l'eau dans la chambre et une température bien supérieure au point d'ébullition de l'eau (> 100 ° C) peut être atteinte dans la chambre. L'autoclavage est effectué pour la stérilisation complète de matériaux tels que les milieux microbiologiques et les diluants, à la chaleur humide.

Parfois, les objets en verre sont également stérilisés par autoclavage après les avoir recouverts de papier kraft. L'autoclavage tue complètement les spores ainsi que les formes végétatives, assurant ainsi une stérilité complète du matériel.

Les autoclaves sont de deux types, vertical et horizontal. L'indicateur de stérilisation à la chaleur en autoclave est Bacillus stearothermophilus, la bactérie la plus résistante à la chaleur. La stérilité peut également être assurée en utilisant une solution colorée appelée tube de Brownies (passe du rouge au vert lorsque chauffé à 121 ° C pendant 15 minutes) ou du ruban Johnson (passant du demi vert clair + moitié blanc à moitié noir + moitié blanc). chauffé à 121 ° C pendant 15 minutes).

4. Stérilisation du filtre:

La stérilisation sur filtre est un processus consistant à faire passer un liquide ou un gaz à travers un filtre ayant de très petits pores, qui ne permettent pas aux microbes de passer à travers, mais permettent au liquide ou au gaz. Le liquide ou le gaz qui sort du filtre est exempt de microbes et est donc stérile. Ici, la stérilisation est réalisée par décontamination. La stérilisation sur filtre est effectuée pour stériliser des liquides ou des gaz sensibles à la chaleur.

Les quatre principaux types de filtres utilisés sont les suivants:

(i) Microfiltres mécaniques (filtres de profondeur):

Ces filtres n'ont pas une taille de pores uniforme. Exemples: tampon d’amiante dans le filtre Seitz, terre de diatomée dans le filtre de Brokefield, porcelaine dans le filtre Chamberland-Pasteur et disques en verre fritté dans d’autres filtres. Ils sont également appelés filtres de profondeur, car ils emprisonnent les particules dans les chemins tortueux créés tout au long de la profondeur de la structure.

Comme ils sont plutôt poreux, les filtres de profondeur sont souvent utilisés comme préfiltres pour éliminer les plus grosses particules d'une solution, de sorte que le processus de stérilisation du filtre final ne se colmatise pas. Ils sont également utilisés pour la stérilisation par filtration de l'air dans les processus industriels.

ii) Filtres à membrane:

Les filtres à membrane sont le type de filtres de stérilisation le plus courant dans le domaine de la microbiologie. Ils ont une taille de pores uniforme. Ils sont composés de polymères à haute résistance à la traction, tels que l'acétate de cellulose, le nitrate de cellulose ou le polysulfone, fabriqués de manière à contenir un grand nombre de micropores.

La taille des pores peut être contrôlée avec précision lors de la fabrication des filtres en contrôlant le processus de polymérisation. Les pores occupent environ 80 à 85% de la surface du filtre, ce qui permet un débit de fluide relativement élevé. Pour augmenter encore le débit, une pompe à vide est utilisée.

En général, l'ensemble de filtration à membrane est stérilisé à la chaleur séparément du filtre à membrane et l'ensemble est assemblé de manière aseptique au moment de la filtration. (Figure 2.19). L'organisme indicateur de la stérilisation par filtration est Cerratia marcescens (0, 75µ).

(iii) Filtres de piste de nucléation (filtres Nucleopore):

Ces filtres sont fabriqués en traitant des films de polycarbonate très minces (10p d'épaisseur) avec un rayonnement nucléaire, puis en les gravant avec un produit chimique. Le rayonnement provoque des dommages localisés dans le film et le produit chimique d'attaque dilate ces emplacements endommagés en pores.

La taille des pores peut être contrôlée avec précision par la force de la solution d'attaque et le temps d'attaque. Ces filtres sont couramment utilisés en microscopie électronique à balayage de microorganismes.

(iv) Filtres à particules à haute efficacité (HEPA):

Les filtres HEPA à flux d’air laminaire sont utilisés pour fournir de l’air propre dans une enceinte, telle qu’une armoire ou une pièce, de manière à produire une chambre stérilisée sans poussière. Le transfert aseptique des microbes et des matériaux stérilisés est effectué dans le laboratoire de microbiologie à l’intérieur de ces chambres à flux laminaire, qui sont pré-stérilisées par une lampe UV.

5. Stérilisation par rayonnement:

L'énergie transmise dans l'espace sous différentes formes est généralement appelée rayonnement. Le plus important d'entre eux est le «rayonnement électromagnétique», qui comprend les micro-ondes, les rayons ultraviolets (UV), les rayons lumineux, les rayons gamma, les rayons X et les électrons.

Bien que toutes les formes de rayonnements électromagnétiques aient le potentiel de contrôler la croissance microbienne, chaque type de rayonnement agit par un mécanisme spécifique, comme indiqué ci-dessous:

(i) Rayonnement hyperfréquence:

Son effet antimicrobien est dû, au moins, à ses effets thermiques (chauffage).

ii) Rayonnement UV:

Le rayonnement dont la longueur d'onde est comprise entre 220 et 300 nm est appelé rayonnement UV. Il a suffisamment d'énergie pour provoquer des ruptures d'ADN, entraînant la mort des microorganismes exposés. Il provoque également une mutation par formation de dimères de pyrimidine (en particulier de thymine) dans des acides nucléiques. Cette mutation est mortelle lorsque le gène (fragment d'ADN responsable d'un caractère particulier) d'une fonction vitale cesse de fonctionner.

Cette lumière presque visible est utile pour désinfecter les surfaces, l'air et d'autres matériaux tels que l'eau qui n'absorbent pas les rayons ultraviolets. Il est utilisé pour désinfecter la chambre à flux laminaire. En raison de son faible pouvoir de pénétration, il ne peut pénétrer dans les surfaces solides, opaques et absorbant la lumière. Son utilité est donc limitée à la désinfection des surfaces exposées.

iii) Rayonnements ionisants:

Parmi les rayonnements électromagnétiques, ceux qui ont une énergie suffisamment élevée (plus de 10 eV) pour ioniser les composants de la cellule, de sorte que les cellules ne peuvent plus remplir de fonctions critiques et, par conséquent, endommagent les cellules sont appelées «rayonnements ionisants».

Les différents types de radiations ionisantes sont les suivants:

(une) rayons a, rayons p et rayons y: ils sont produits par la désintégration des noyaux d'éléments radioactifs tels que ⁶⁰ Co, ⁹⁰ Sr et ¹²⁷ Cs.

(b) Rayons X et faisceaux d'électrons à grande vitesse: ils sont produits par de puissants accélérateurs électriques.

Les radiations ionisantes sont produites par la formation de particules subatomiques chargées (électrons, protons, neutrons) à partir d'atomes ou de molécules. Ces rayonnements ionisent le matériau exposé aux électrons (e ^- ), aux radicaux hydroxyle (OH *) et aux radicaux hydrure (H *). Chacune de ces particules est capable de dégrader et d'altérer des biopolymères tels que l'ADN et les protéines.

L'ionisation et la dégradation ultérieure de l'ADN et des protéines entraînent la mort des cellules irradiées. Les rayons Y ayant un fort pouvoir de pénétration, ils peuvent pénétrer dans les surfaces solides, opaques et absorbant la lumière et stériliser la plupart des matériaux.

Actuellement, il est utilisé pour la stérilisation dans les industries alimentaires (pour stériliser la viande hachée et les produits à base de viande fraîche comme le hamburger et le poulet), ainsi que pour la stérilisation des épices, du matériel de laboratoire jetable et des fournitures médicales comme des articles chirurgicaux, des médicaments et des greffes de tissus. La forte capacité de pénétration des rayons Y le rend utile pour la stérilisation de grandes quantités de matériaux.

Comme il est également préjudiciable aux cellules humaines, son utilisation requiert de grandes précautions. D'autre part, les faisceaux d'électrons à grande vitesse ont une capacité de pénétration moindre et sont donc moins dangereux. Ils sont utilisés pour stériliser des articles emballés individuellement plus petits.

6. Élimination de l'humidité:

Tous les microbes ont besoin d’humidité pour leur croissance et leur activité. Par conséquent, l'élimination de l'humidité présente dans un matériau retarde la croissance des microbes présents dans celui-ci.

Cela peut être fait des manières suivantes:

(i) séchage:

Il comprend le séchage au soleil et le séchage artificiel dans des séchoirs mécaniques.

ii) déshydratation:

Cela implique un séchage dans des conditions contrôlées.

(iii) salage:

En salant, le sel élimine l'humidité par osmose.

iv) Lyophilisation ou lyophilisation:

Cela implique un séchage à basse température.

v) Lyophilisation accélérée:

La lyophilisation est très rapide.

Toutes ces méthodes sont adoptées dans la conservation du poisson et de nombreux autres matériaux. Les bactéries lyophilisées sont envoyées à différents laboratoires dans des ampoules scellées.

7. Emballage sous atmosphère modifiée:

L'emballage à atmosphère modifiée (MAP) est utilisé pour prolonger la durée de conservation du poisson, de la viande, des fruits et des légumes frais pendant le stockage réfrigéré. Ils sont emballés dans des récipients étanches à l’air dans lesquels l’atmosphère est modifiée de manière souhaitable par le rinçage des gaz requis dans les proportions requises.

Les trois principaux gaz utilisés dans le commerce sont le CO ₂, le N ₂ et le O ₂ . L'extension de la durée de conservation dans le MAP est le résultat de l'activité antimicrobienne de ces gaz. Le CO ₂ a un effet bactériostatique, le N ₂ inhibe la croissance des microorganismes aérobies et l’O ₂ inhibe la croissance des microorganismes strictement anaérobies.

8. Abaissement du pH:

Un pH faible retarde la croissance d'un grand groupe de microbes et contrôle ainsi la croissance microbienne dans le matériau qui les héberge. Par exemple, le faible pH du caillé, des marinades et des cornichons retarde la croissance des microbes responsables de la détérioration et les préserve ainsi pendant des mois.

9. Utilisation de produits chimiques:

Les produits chimiques qui tuent ou inhibent la croissance des micro-organismes sont appelés «produits chimiques antimicrobiens». Ces substances peuvent être des produits chimiques synthétiques ou des produits naturels. Ces produits chimiques, qui tuent les bactéries, les champignons ou les virus, sont appelés produits chimiques bactéricides, fongicides ou viricides, tandis que ceux qui ne tuent pas mais inhibent seulement leur croissance sont appelés respectivement produits chimiques bactériostatiques, fongistatiques ou viristatiques.

L'efficacité d'un produit chimique dans l'inhibition de la croissance d'une espèce de bactérie est déterminée par un facteur appelé concentration minimale inhibitrice (CMI). La CMI est définie comme la quantité minimale d'un produit chimique antimicrobien nécessaire pour inhiber la croissance d'un microorganisme à tester.

L'efficacité d'un produit chimique contre un organisme donné est également déterminée en mesurant la zone d'inhibition dans la technique de diffusion à la gélose.

Les produits chimiques antimicrobiens appartiennent aux catégories suivantes:

(i) Désinfectants (germicides):

Ce sont des produits chimiques antimicrobiens utilisés pour tuer les microbes présents uniquement sur des objets inanimés (tableau 2.2).

(ii) antiseptiques:

Ce sont des produits chimiques antimicrobiens utilisés pour tuer les microbes présents uniquement à la surface du corps d'un organisme vivant, qui sont exposés à une infection externe. Ils sont suffisamment non toxiques pour être appliqués sur des tissus vivants (tableau 2.2).

(iii) stérilisants:

Ce sont des produits chimiques antimicrobiens qui, dans des circonstances appropriées, peuvent tuer toutes les vies microbiennes et peuvent en fait être utilisés pour stériliser des objets et des surfaces inanimés (tableau 2.2).

iv) Conservateurs:

Ce sont des produits chimiques antimicrobiens utilisés dans la transformation des aliments, y compris le poisson, la viande et les légumes, pour retarder ou empêcher la détérioration microbienne (tableau 2.3).

(v) agents chimiothérapeutiques:

Ce sont des produits chimiques antimicrobiens, qui peuvent être utilisés en interne pour contrôler les maladies infectieuses chez l'homme et les animaux et ne sont pas toxiques pour eux. Ceux-ci sont couramment utilisés comme médicaments.

Il s’agit de trois types d’agents synthétiques, antibiotiques et bactériocines:

a) agents synthétiques:

La plupart des agents synthétiques sont préparés par synthèse et comprennent des «analogues de facteurs de croissance» tels que les sulfamides (sulfanilamide), l'isoniazide, le fluorouracile, le bromouracile et les «quinolones» comme la norfloxacine, l'acide nalidixique et la ciprofloxacine.

Tableau 2.2: Antiseptiques, désinfectants et stérilisants couramment utilisés:

Désinfectants et stérilisants:

b) antibiotiques:

Ce sont des produits chimiques antimicrobiens produits par certains microorganismes qui inhibent ou détruisent d’autres microorganismes. Ce sont des produits naturels, non préparés synthétiquement. Un antibiotique qui agit à la fois sur les bactéries à Gram positif et négatif est appelé «antibiotique à large spectre». En revanche, un antibiotique, qui n'agit que sur un seul groupe de bactéries, est appelé «antibiotique à spectre étroit».

Les antibiotiques sont des types suivants:

1. Antibiotiques de β-lactame:

Ces antibiotiques possèdent un cycle β-lactame. Tous sont de puissants inhibiteurs de la synthèse de la paroi cellulaire.

Ils comprennent les éléments suivants:

(je) Pénicillines: Pénicilline G (benzylpénicilline produite par le champignon Penicillium notatum), méthicilline, oxacilline, ampicilline, carbénicilline

(ii) Céphalosporines: Ceftriaxone

(iii) Céphamycines

2. Antibiotiques aminosides:

Ils contiennent des sucres aminés liés par des liaisons glycosidiques à d'autres sucres aminés.

Ils comprennent les éléments suivants:

(je) Streptomycine

(ii) Kanamycine

(iii) Néomycine

3. Antibiotiques Microlid:

Ils contiennent de gros anneaux de lactone liés à des fragments de sucre.

Ils comprennent les éléments suivants:

(je) Érythromycine

(ii) Oleandomycine

(iii) Spiramycine

(iv) Tylosine

4. Tétracyclines:

Ils contiennent une structure cyclique naphthacène.

Ils comprennent les éléments suivants:

(je) Tétracycline

(ii) 7-chlortétracycline (auréomycine) (CTC)

(iii) 5-oxytétracycline (terramycine) (OTC)

5. composés aromatiques:

Ils contiennent une structure cyclique aromatique.

Ils comprennent les éléments suivants:

(je) Chloramphénicol

(ii) Novobiocine

c) Bactériocines:

Ce sont des produits chimiques antimicrobiens produits par certaines bactéries qui tuent des espèces de bactéries proches ou même différentes souches de la même espèce.

Ils comprennent les éléments suivants:

Colicine:

Il est produit par la bactérie Escherichia coli.

Subtilisine:

Il est produit par la bactérie Bacillus subtilis.

Nisin A:

Il est produit par les bactéries lactiques (LAB), Lactobacillus acidophilus.

Tableau 2.3: Agents de conservation utilisés dans la transformation des aliments:

a) ammoniac

b) chlore

c) Dioxyde de sculpture

d) Acides: acide formique, acide acétique, acide propionique, acide benzoïque et acide sorbique

e) Sels d'acides: formiate de sodium, formiate de potassium, formiate de calcium, acétate de sodium, acétate de potassium, acétate de calcium, diacétate de sodium, propionate de sodium, benzoate de sodium, sorbate de potassium, sorbate de sodium

f) Sulfites: sulfite de sodium, sulfite de potassium, bisulfite de sodium, bisulfite de potassium, métabisulfite de sodium, métabisulfite de potassium

(g) Nitrates: nitrate de sodium, nitrate de potassium

h) Nitrites: nitrite de sodium, nitrite de potassium

(i) hexaméthylène tétramine

j) Esters de l'acide parahydroxy benzoïque

k) Peroxyde d'hydrogène

(I) Peroxyde de phosphate: Peroxyde de pyrophosphate de sodium, Peroxyde de pyrophosphate de potassium, Peroxyde d'hydrogène disodique, Peroxyde d'hydrogène dipotassique

(m) 5-aminohexahydropyrimidines

n) Peroxyde de peroxyde de butyle