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Microbiologie générale (MCB1979) > FINAL - Cours 12: Microbiologie Industrielle et Environnementale > Flashcards

FINAL - Cours 12: Microbiologie Industrielle et Environnementale Flashcards

1
Q

Nommez quelques domaines d’activité de la microbiologie industrielle

A

• Agro-alimentaire
- Saveurs, arômes, émulsifiants, fermentations, fromage, yaourts, acidifiants, pain,…

• Industrie pharmaceutique et nutraceutique
- Antibiotiques, vitamines, insuline, pré-et probiotiques,…

• Agriculture, horticulture et foresterie
- Biopesticides, biofertilisants, biostimulents,…

• Énergie
- Biodiesel, bioéthanol, biogaz,…

• Environnement
- Bioremétaon des sols pollués, traitements des eaux usées,…

• Chimie
- Production de solvants, enzymes, etc…

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2
Q

Expliquez l’histoire de la microbiologie industrielle

Quand est-ce que l’homme à exploité les microorganismes à grande échelle?

Comment?

A

• L’Homme a exploité les microorganismes à grande échelle depuis le Néolithique (⍨8000 ans av J.C.) quand il a fondé l’agriculture et l’élevage

COMMENT?
• Fermentations des sucres en alcools (vins et bières)
• Caillé du lait et fromages

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3
Q

Expliquez le principe de la microbiologie industrielle

A

Principes

• Utilisation des microorganismes à l’échelle industrielle pour:

  • Transformation et/ou la conversion des aliments
  • Synthèses des produits
  • Production en masse des microoganismes

*Substrats, matières premières –> microorganismes, enzymes, milieux de cultures –> produits finis et microorganismes (probiotiques)

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4
Q

es bioréacteurs et fermenteurs industriels s’opèrent principalement selon trois modes, lesquels?

A
  • Culture discontinue (Batch)
  • Culture continue (Fed-batch)
  • En perfusion (Perfusion batch)
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5
Q

Quelle est la capacité d’un bioréacteur de production?

A

> 1 m^3

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6
Q

Expliquez la culture discontinue (principe + paramètres)

A
  • Production en masse des microorganismes à haute densité et à grande échelle
  • Les paramètres physico-chimiques contrôlés:
  • Température
  • pH
  • Oxygène, CO2
  • Agitation
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7
Q

V OU F?

La capacité d’un bioréacteur peut atteindre 140 L

A

FAUX

La capacité d’un bioréacteur peut atteindre 140 000 L

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8
Q

Quelles sont les 3 étapes de productions (la capacité croissante) d’un bioréacteur/fermenteur en culture discontinue?

A

1- Essais laboratoires
2- Essais pilotes
3- Production

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9
Q

Expliquez la culture continue

A
  1. Cell culture bag
  2. Transfer of the cell culture + oxygen and culture medium addition
  3. Bioreactor
  4. Production (nutriment addition)
  5. Centrifuge
  6. Harvest tank
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10
Q

Expliquez la culture en mode de perfusion

A
  1. Medium tank
  2. Bioreactor: culture medium + oxygent
  3. Harvest tank : harvest containing drug substance
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11
Q

Qu’est-ce qu’un ferment lactique?

A

Groupe de bactéries capable de fermenter les glucides en produisant de l’acide lactique

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12
Q

Quels sont les 2 catégories de fermentations lactiques?

A

1• Fermentation homolactique est réalisée par des bactéries homofermentaires et produit uniquement (ou plus de 90%) de l’acide lactique

2• Fermentation hétérolactique est réalisée par des bactéries hétérofermentaires et produit en plus de l’acide lactique, le CO2, l’éthanol et d’autres acides (ex. acide acétique)

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13
Q

Expliquez la diversité des ferments lactiques

A
  • Bactéries Gram+, anaérobies partiellement tolérantes à l’oxygène (aérotolérantes)
  • Métabolisme fermentatif (absence de cytochromes)
  • En général, elles sont des bactéries non sporulantes et immobiles
  • Formes de coques, de bâtonnets et de chaînettes
  • Habitat: sols, débris végétaux, muqueuses animales, lait, tubes digestifs des animaux
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14
Q

Nommez les 2 genres de bactéries lactiques étudiées dans le cadre de ce cours

A
  1. De la famille des Lactobacillaceae –> GENRE Lactobacillus
  2. De la famille des Bifidobacteriaceae –> GENRE Bifidobacterium
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15
Q

Donnez 3 caractéristique du genre lactobacillus

A
  • Bacilles groupés en chaînettes
  • Pouvoir acidifiant du lait (pH = 3,5)

• Contient 3 groupes selon le
métabolisme, la forme, et la génétique (Groupe I, Groupe II et Groupe III)

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16
Q

Expliquez les 3 groupes de lactobacillus selon leur cellules, fermentation et produits

A

Groupe I :

  • Cellules: Longues en palissades
  • Fermentation: Homofermentaires
  • Produits: Lactate
Groupe II: 
- Cellules: Courtes en filaments
- Fermentation: Homofermentaires (hexoses) et Hétérofermentaires (pentoses)
- Produits: 
Lactate 
Lactate+acétate+CO2
Groupe III: 
- Cellules: Courtes séparées
- Fermentation: Hétérofermentaires 
- Produits: 
Lactate+acétate ou étanole+CO2

VOIR les noms des espèces selon leur groupes sur diapos

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17
Q

Donnez 7 caractéristique du genre Bifidobacterium

A

1• Actinobactéries

2• Forme très variable:
(coccoïde, allongée avec bifurcations)

3• Arrangement en chaînettes
ressemblant à des filaments

4• Produisant: acide acétique, acide lactique, acide formique, éthanol et acide succinique

5• Anaérobies stricts

6• Mésophiles

7• Ne tolèrent par un pH<4,5

VOIR les espèces sur diapos

18
Q

Nommez les 4 types d’application biotechnologiques des ferments lactiques

A
  • Transformation d’aliments
  • Biopréservation
  • Fabrication d’additifs
  • Probiotiques
19
Q

Expliquez la fabrication du yaourt

A 
1- Préparation du lait
• Standardisation
• Homogénéisation
• Pasteurisation
• Enrichissement
• Refroidissement 42-44°C

2- Ensemencement avec Lactobacillus delbruckii s-sp. bulgaricus et Streptococcus thermophiles
•L. Delbruckii s-sp. bulgaricus (acidité: lactose est transformé en acide lactique)
•S. thermophiles (arômes)

  1. Les procédés de fabrication sont adaptés selon la texture du yaourt: ferme, liquide, brassé
20
Q

Comment adapte-t-on le processus de fabrication de yaourt afin d’obtenir un yaourt ferme?

A
  • Conditionné en pot à l’étude 42°C pendant 3 heures

* Coagulation: l’acide lactique produit par Lactobacillus modifie la structure de la caséine qui forme un caillé

21
Q

Comment adapte-t-on le processus de fabrication de yaourt afin d’obtenir un yaourt brassé et liquide?

A
  • La coagulation se fait dans une cuve
  • Le caillé est brassé mécaniquement, refroidi et conditionné en pots qui seront conservés en chambre froide
  • Le yaourt liquide est produit avec le yaourt brassé qui est battu dans les cuves avant le conditionnement
22
Q

Expliquez l’élaboration du yaourt

A
  • Coopération entre L. delbruckii s-sp. bulgaricus et S. thermophilus
  • Rapport de concentration des 2 souches pour un bon yaourt est: 1/1
• Si prédominance de L.
delbruckii s-sp. bulgaricus
le yaourt et trop acide; si
prédominance S.
thermophiles le yaourt est
sans arômes
23
Q

Nommez d’autres applications de la fermentation lactique

A
  • Choucroute (Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus)
  • Autres légumes : concombres, olives…
  • Pains au levain: (Lactobacillus, Leuconostoc, S. thermophiles)
  • Charcuterie (Lactobacillus sakei, Leuconostoc mesenteroïdes, L. curvatus)
24
Q

Expliquez la fabrication des additifs (bioproduits)

A

1 • Acide lactique par L. delbruckii s-sp. bulgaricus immobilisé dans des billes d’alginate pendant 6 jours (rendement de 90%)

2• Production annuelle est de 40 K tons

3• Application dans les industries de:

  • Agro-alimentaire: additive acidifiant E270, exhausteur de gout, antioxidant.
  • Pharmaceutique et cosmérique
  • Solvant utilisé dans la fabrication du cuir, textiles et plastique.
25
Q

Expliquez les étapes de fabrication du fromage

A

1• Caillage du lait par des ferments lactiques et du présure (enzyme
protéolytique = chymosine isolés de l’estomac du veau)

2• Moulage du caillé

3• Égouttage

4• Salage

5• Affinage

26
Q

Nommez les 6 types de fromages

A

1 - Fromages blancs (= fromages frais)

2 - Pâtes molles à croûte fleurie

3 - Pâtes molles à croûte lavée

4 - Pâtes pressées non cuites

5 - Bleus ou pâtes persillées

6 - Pâtes pressées cuites

27
Q

Expliquez la fabrication des fromages à pâtes molles à croûte fleurie

A
  • Ces fromages sont ensemencés en surface avec des souches de Penicillium camemberti
  • La pâte est dite molle car le caillé n’a subit ni chauffage, ni pressage
28
Q

V ou F?
En ce qui concerne les méthodes de fabrication des fromages :

1• Le caillage est identique pour tous les types de fromages (ferments lactiques et présure)

2• Les techniques du moulage, l’égouttage, le salage, et l’affinage sont très diverses et aboutissent à une très grande variété de fromages

3• Le chlorure de calcium est ajouté dans l’élaboration des fromages à pâte dure

A

TOUS SONT VRAIS

29
Q

V OU F?

Le fromage Roquefort est affiné par l’ensemencement des spores du champignon Penicillium roquefortii lors du moulage du caillé

A

VRAI

30
Q

Qu’est-ce qu’une bactérie acétique?

A

Fabrication du vinaigre (acide acétique) à partir d’alcool (éthanol) par l’action des bactéries acétiques qui nécessitent de l’O2 = fermentation aérobie

31
Q

V OU F?
En ce qui concerne la fabrication de la mère vinaigre:

1• Un biofilm de bactéries acétiques qui se forme en surface du vinaigre.
Pasteur l’a appelé (Mycoderma aceti), mais il s’agit de bactérie de Gluconoacetobacter europaeus (Famille Acetobacteriaceae) ou Acetobacter aceti

2• Consistance gélatineuse mais ferme

3• La mère du vinaire doit flotter pour le bon fonctionnement de l’acétification (nécessité de l’oxygène)

A

TOUS SONT VRAIS

32
Q

Comment produire du vinaigre en industrie?

A
  1. Bioréacteur à vinaigre sur copeaux de bois

Cette technique est appelée méthode Allemande, application à grande échelle et moindre coût

2.Biofilm en interface air- liquide

Cette technique est appelée méthode d’Orléans, application à petite échelle pour des vinaigres de qualité: ex. vinaigre balsamique

33
Q

Expliquez la production d’acide aminés

A 
Corynebacterium glutamicum (Actinobatérie) est largement utilisée pour la fabrication industrielle d’acide aminé
(glutamate, E 620 exhausteur de goût et d’arôme)
34
Q

Expliquez l’utilisateur des champignons en biotechnologie

A
  • Les champignons sont majoritairement des décomposeurs de la matière organique
  • Ce mode de vie, leur a permis de produire une large gamme d’enzymes hydrolytiques (lipases, protéases, oxygénases, péroxydases, cellulases, amylases, etc.)
  • On trouve aussi beaucoup de ferments (les levures)
  • Les champignons sont aussi de redoutables pathogènes et agents de pourritures qui causent des pertes considérables

VOIRS TABLEAUX SUR DIAPOS

35
Q

V ou F?

Utilisation de la moissisure pour produire un vaccin contre l’Hépatite B

A

FAUX

Utilisation de la levure pour produire un vaccin contre l’Hépatite B

36
Q

En ce qui concerne les fertilisants et la nutrition des plantes, nommez les 3 macro-éléments et oligo-éléments essentiels à la croissance végétale

A
  • Macro-éléments essen$els (N-P-K)
    • Azote (N)
    • Phosphore (P)
    • Potassium (K)
  • Oligo-éléments
    • Magnésium, Calcium, Soufre, Fer, Zinc, Manganèse, Molybdène, Bore, Iode, Sélénium…
37
Q

Expliquez l’assimilation du phosphore (P) (biofertilisants)

A

Les mycorhizes arbusculaires jouent un rôle fondamental dans l’assimilation du P aussi pour les formes solubles qu’insolubles

38
Q

Expliquez l’assimilation de l’azote (N) (biofertilisants)

A 
1. Fixation de N2 atmosphérique
• Forme symbiotique: 
- Nodosités avec Rhizobia/Légumineuses 
- Frankia/Aulnes
- Cyanobactéries

• Bactéries saprotrophes du sol (forme libre)

  • Azospirillum: genre d’Alphaprotobacteria avec une quinzaine d’espèces qui fixent le N2 dans la rhizosphère des plantes.
  • Ex. Azospirillum brasiliense
  1. Assimilation de l’azote à partir de la matière organique
    (formes minérales ou organiques: acides aminés)
  • Plusieurs groupes de bactéries et champignons décomposent la matière organique en ammonium, nitrate et acides aminés
39
Q

Qu’est-ce que les bactéries phytostimulatrices (PGPR)?

A
  • PGPR est l’acronyme de Plant Growth Promoting Rhizobacteria
  • Groupe hétérogène de bactéries bénéfique à la croissance et la protection des plantes
40
Q

Expliquez le mécanisme d’action des PGPR

A
  • Solubilisation des minéraux
  • Production des phytohormones (auxines, cytokinines, gibbérellines, éthylène, acide abscissique)
  • Phytoprotection

Microbiologie générale (MCB1979) (6 decks)

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