La microbiologie industrielle et environnementale Flashcards
Quelles sont les Domaines d’activités de la microbiologie industrielle (6)?
Domaines d’activités de la microbiologie industrielle:
- Agro-alimentaire
- Industrie pharmaceutique été nutraceutique
- Agriculture, horticulture et foresterie
- Énergie
- Environnement
- Chimie
Homme a exploité les microorganismes à grande échelle depuis quand?
Homme a exploité les microorganismes à grande échelle depuis le Néolithique (8000 BC) quand il a fondé l’agriculture et l’élevage.
- Fermentation des sucres en alcools (vin et bière)
- Caillé du lait et fromage
Quelles sont les 3 utilisations des microorganismes à l’échelle industrielle ?
Utilisation des microorganismes à l’échelle industrielle pour:
1- Transformation et/ou la conversion des aliments
2- Synthèses de produits
3- Production en masse des microorganismes (En utilisant bioréacteur/fermenteur)
Quelles sont les 3 modes qu’utilisent les bioréacteurs et fermenteurs industriels?
Les bioréacteurs et fermenteurs industriels s’opèrent principalement selon 3 modes:
1- Culture discontinue (Batch) –> On ajoute milieu de culture du substrat et on laisse pousser
2- Culture continue (Fed-Batch) –> On ajoute un peu de substrat au bacterie a la fois et on laisse pousser
3- En perfusion (Perfusion batch) –> On ajoute un continuellement un substrat au bacterie et on laisse pousser
Qu’est ce que le Bioréacteur/Fermenteur (Culture discontinue)?
1- Bioréacteur/Fermenteur (Culture discontinue)
SYSTÈME FERMÉ
Production en masse des microorganismes à haute densité et à grande échelle
IMPORTANT DE POUVOIR STERLISER, ENTREE DE VAPEUR LES FERMENTEUR
Les paramètres physico-chimiques contrôlés :
- Température
- pH
- Oxygène, CO2
- Agitation
Bioréacteur –> capacité peut atteindre 140 000L
Chaque fois on une fermentation, on commence en échelle laboratoire…et on augmente jusqu’au batch
Essais laboratoires –> Essais pilotes –> Production
Qu’est ce que le Bioréacteur/Fermenteur (Culture continue)?
2- Bioréacteur/Fermenteur (Culture continue)
SYSTÈME OUVERT
On commence avec notre culture à petite échelle et on fait une croissance jusque-là bonne niveau de turbidité de notre culture (bonne concentration en cellule) et on prend la totalité de cette culture et on l’ensemence directement dans le prochain fermenteur de plus grande quantité et on répète le processus
Qu’est ce que le Bioréacteur/Fermenteur (Mode perfusion)?
3- Bioréacteur/Fermenteur (Mode perfusion)
On peut ajouter un milieu de culture frais a notre fermenteur et on retire le milieu de culture pour récolter notre substance via le processus de filtration. Cellule reste séparer de ce système et seulement les liquides qu’on récupère
Que sont les ferments lactiques ?
Les ferments lactiques –> Groupe de bactéries capable de fermenter les glucides en produisant de l’acide lactique
(PRODUIT FINALE –> ACIDE LACTIQUE)
Quelles sont les 2 catégories de fermentations lactiques ?
Il existe 2 catégories de fermentations lactiques :
1- Fermentation homolactique –> est réalisée par des bactéries homofermentaires et
produit uniquement (ou plus de 90%) de l’acide lactique
FAUT SAVOIR QUE LA VOIE HOMOFERMENTAIRE:
DEBUTE AVEC : CARBONE (C)
FINI AVEC : ACIDE LACTIQUE
2- Fermentation heterolactique –> est réalisée par des bactéries heterofermentaires et
produit en plus de l’acide lactique, le CO2, L’éthanol et d’autres acides (x : acide acétique)
FAUT SAVOIR QUE LA VOIE HETEROFERMENTAIRE:
DEBUTE AVEC : CARBONE (C) ;
FINI AVEC : ACIDE LACTIQUE, CO2, L’ETHANOL, ACIDE ACETIQUE
Quelles sont les caracteristiques de la Diversité des ferments lactiques?
Nommez 2 Genre de bacterie de ferments lactiques
Diversité des ferments lactiques
- Bactéries Gram+, anaérobies partiellement tolérante a l’oxygène (aerotolerante)
- Métabolisme fermentatif (absence de cytochrome)
- En général, elles sont des bactéries non sporulantes et immobile
- Formes de coques, de bâtonnets et de chainettes
- Habitat : sol, débris végétaux, muqueuses animales, lait, tubes digestifs des animaux
1-Genre Lactobacillus
2-Genre Bifidobacterium
Quelles sont les caracteristiques du Genre Lactobacillus ?
Genre Lactobacillus :
- Bacilles groupés en chainette
- Pouvoir acidifiant du lait (pH = 3.5)
- Contient 3 groupes selon le métabolisme, la forme, et la génétique
1) HOMOFERMENTAIRE
2) HOMOFERMENTAIRE ET HETEROFERMENTAIRE (MELANGE)
3) HETEROFERMENTAIRE
Quelles sont les caracteristiques du Genre Bifidobacterium ?
Genre Bifidobacterium :
- Actinobactéries
- Forme très variable : Coccoide, allongée avec bifurcations
- Arrangement en chainettes ressemblent à des filaments
- Produisant : acide acétique, acide lactique, acide formique, éthanol et acide succinique (FERMENTATION HETEROFERMENETAIRE)
- Anaérobies stricts
- Mésophiles
- Ne tolèrent pas un pH <4.5
Quelles sont les Applications biotechnologiques des ferments lactiques? (4)
Applications biotechnologiques des ferments lactiques (4)
- Transformation d’aliments
- Biopreservation
- Fabrication d’additif
- Probiotiques
Comment fabrique-t-on du yaourt?
Fabrication du yaourt : Lait homogène et pasteuriser qu’on ensemence avec les bactéries (combinaison de Lactobacillus bulgaricus et Streptococcus thermophilus) qu’on fait pousser à une température de 40 C
Comment fabrique-t-on du yaourt ferme ?
Yaourt ferme :
- -> Conditionné en pot à l’étuve 42C pendant 3 heures
- -> Coagulation : l’acide lactique produit par Lactobacillus modifie la structure de la caséine qui forme un caillé
**AUGMENTATION DE L’ACIDITÉ PROVOQUE UNE COAGULATION DU LAIT (MODIFIE LA STRUCTURE DE LA PROTEINE PRINCIPALE DU LAIT « CASEINE ») ET DURANT LES FEREMENTATION, LES GRAS + AUTRES PORTIENE = FORMATION DES MICELLES **
Comment fabrique-t-on du yaourt brassé et liquide?
Yaourt brassé et liquide (MOINS FERME) :
- -> La coagulation se fait dans une cuve
- -> Le caillé est brassé mécaniquement (garde texture moins dense), refroidi et conditionne en pots qui seront conservé en chambre froide
- -> Le yaourt liquide est produit avec le yaourt brasse qui est battu dans les cuves avant le conditionnement
Qu’est ce qu’il faut pour avoir un bon yaourt?
Que ce passe-t-il si le yaourt est trop acide?
Que ce passe-t-il si le yaourt est sans arome?
Élaboration du yaourt :
- Faut avoir une bonne coopération entre Lactobacillus bulgaris et Streptococcus thermophilus
- Bon rapport de concentration des 2 souches (Lactobacillus bulgaris et Streptococcus thermophilus) pour un bon yaourt = 1/1
- Si prédominance de Lactobacillus bulgaris = Yaourt TROP ACIDE
- Si prédominance de Streptococcus thermophilus = Yaourt est SANS AROME
DURANT LA FEREMENTATION, LES BACTERIES DEGRADE LE LACTOSE ET LACTOSE EST CONVERTI EN GLUCOSE (UTILISER) ET GALACTOSE (SORT DU MILIEU). LACTATE SORT DU MILIEU
On peut utiliser les bacteriques lactiques pour quoi d’autre que du yaourt?
Autres applications de la fermentation lactique :
ON PEUT UTILISER CES BACTERIES LACTIQUES POUR AUTRE CHOSE QUE DU LAIT…
1- Choucroute 2- Autre légumes (Concombre, olives) 3- Pain au levain 4- Charcuterie 5- Kombucha (thé fermenté)
Comment fabrique-t-on d’additifs (bioproduits)?
Fabrication d’additif (bioproduits)
–>Acide lactique par Lactobacillus bulgaricus immobilise dans des billes d’alginate pendant 6 jours
** AVANTAGE –> BACTERIES PEUVENT ETRE IMMOBILISER DANS DES MATRICES **
Comment fabrique-t-on du fromage?
Fabrication du fromage:
** CONTINUATION DU PRODUCTION YOGURT = ON AUGMENTE LA DENSITE DE LA TEXTURE**
1- Caillage du lait (TRANSFORMATION DU LAIT, TOUTES LES FROMAGES PASSENT PAR CE PROCESSUS) par des
1) ferments lactiques (AUGMENTE L’ACIDITE ET COAGULATION) et du
2) présure (enzyme protéolytique = chymosine isoles de l’estomac du veau –> DEEGRADE LES CASEINE = COAGULATION)
2- Moulage du caillé
3 - Égouttage
4 - Salage
5 - Affinage
Quelles sont les types de fromage 🧀?(6)
Type de fromage
1- Fromage blancs (=fromages frais) 2- Pâtes molles à croute fleurie 3- Pâtes molles à croutes lavée 4- Pates pressées non cuites 5- Bleus ou pates persillées 6- Pates pressées cuite
Quelles sont les 2 caractéristiques du Fromage a pâtes molles à croute fleuries?
Fromage a pâtes molles à croute fleuries
1- Ces fromages sont ensemencés en surface avec des souches de Penicillium camembereti
2- La pâte est dite molle car le caillé n’a subi ni chauffage, ni pressage
Quelles sont les méthodes de fabrication des fromages? Qu’est ce qui differe pour qu’un formage ne soit pas le meme qu’un autre?
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
Comment fabrique-t-on du fromage Roquefort ?
Fabrication du fromage Roquefort
Roquefort affiné par l’ensemencement des spores du champignon –> Penicillium roquefortii lors du moulage du caillé (COULEUR BLEU A CAUSE DES SPORES RELACHER QUI PRODUIT UN PIGMENT BLEU)
* CONTIENT DES TROUS CAR MOISSISURES (Penicillium roquefortii) ONT BESOIN DE L’OXYGENE, FACON D’INTRODUIRE L’O2*
Comment fabrique-t-on du vinaigre
Bactérie acétique (vinaigre) :
Fabrication du vinaigre (acide acétique) à partir d’alcool (éthanol) par l’action des bactéries acétiques qui nécessitent de l’O2 = fermentation aérobie
**ETHANOL –> ACIDE ACETIQUE aka Vinaigre (GRACE AUX BACTERIES ACETIQUE QUI REQUIERT O2) **
Qu’est ce que la mere vinaigre?
La mère vinaigre :
- Un biofilm (MELANGE DE BACTERIES ENTOURÉS D’UNE MATRICE DE POLYSAC, SURFACE SOLIDE POUR PERMETTRE LA CROISSANCE DES BACTERIES ET PROTEGE LES BACTERIES DE L’ENVIRONNEMENT, CONTIENT O2) de bactéries acétiques qui se forme en surface du vinaigre. Pasteur l’a appelé (Mycodrema aceti), mais il s’agit de bactérie de :
1) Gluconoacetobacter europaeus (Famille Aceetobacteriaceae) ou
2) Acetobacter aceti. - Consistance gélatineuse mais ferme.
- La mère du vinaigre doit –> flotter pour le bon fonctionnement de l’acétification (nécessité de l’oxygène).
Qu’est ce que Bioréacteur a vinaigre sur copeaux de bois
Bioréacteur a vinaigre sur copeaux de bois –> Cette technique est appelée méthode Allemande, application à grande échelle et moindre cout.
1)Générateur de Frings –> UTILISE DE MORCEAUX DE BOIS, C’EST UN TRES GRAND CONTENANT AVEC DES PETITS MORCEAUX DE BOIS (CONTIENT UNE SURFACE IRRIGULIERE QUI PEUT ATTRAPER LES BACTERIES ET O2 A L’INT DE CETTE ENVIRONNEMENT ET ON PASSEE LE LIQUIDE QUI CONTIENT L’ACOOLS QUI VONT TRAVERSER LES MORCEAUX DE BOIS)
IL FAUT REFROIDIR CAR DURANT LA TRANSFORMATION DE ALCOOL –> ACIDE ACETIQUE = PRODUCTION DE CHALEUR
FABRICATION DE VINAIGRE A GRANDE ECHELLE
Qu’est ce qu’un Acetateur pilote et industriel?
Acetateur pilote et industriel –> GRAND FERMENTEUR CONTIENT O2 POUR PERMETTRE CROISSANCE DE BACTERIES
Qu’est ce que Biofilm (MERE VINAIGRE) en interface air-liquide ?
Biofilm (MERE VINAIGRE) en interface air-liquide –> Cette technique est appelée méthode d’Orléans, application a * petite échelle* pour des vinaigres de qualité : Ex-vinaigre balsamique
Avec quelle bacterie fabrique-t-on d’acide aminé industrielle?
Production d’acides aminés:
Bactérie Corynebacterium glutamicum (Actinobacterie) est largement utilisée pour la
–>Fabrication industrielle d’acide aminé (glutamate, E 620 exhausteur de gout et d’arôme)
UTILISE GLUCOSE POUR FORMER –> GLUTAMATE QUI AFFECTE LE GOUT DE CERTAINS ELEMENTS
Quelles sont les caractéristiques des champignons?
Aperçu d’utilisation des champignons en biotechnologies
- 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, EZYME DE DEGRADATION (EX : lipase, protéase, oxygénases, peroxydases, cellulases amylases, etc.
- On trouve aussi beaucoup de ferments (les levures)
- Les champignons sont aussi de–> redoutables pathogènes et agents de pourritures qui causent de pertes considérables
EFFECT BENEFIQUE MAIS AUSSI TOXIQUE
Comment utilise-t-on une levure pour produire un vaccin?
Utilisation de la levure pour produire un vaccin contre –> l’Hépatite B (PAR PROCEDÉ CLONAGE)
**ON PREND UNE PROTEINE DE LA VIRUS (HEPATITE B) QU’ON VA CLONER DANS LA LEVURE ET METTRE DANS UN PLAMSIDE **
Qu’est ce qui est utilisé dans les biocarburants (Bioéthanol et Biodiesel) ?
**MOISSISURE ET LEVURE UTILISER DANS LES BIOCARBURANTS **
Bioéthanol –> Prend n’importe quelle source de Carbone (Ex : Aliment riche en aliment comme Mais) qui est disponible pour convertir (grâce aux enzymes hydrolytiques?) en alcool et utiliser comme carburant (essence)
Biodiesel –> on utilise certains algues (on extrait des algues) pour l’essence
Qu’est ce qui est le processus de Biofertilisants?
Quelles est le principie des biofertilisants?
Quelles sont les Macroéléments essentiels et Oligoéléments que les plantes ont besoin?
Biofertilisants –> UTILISATION DES MICROBES POUR AUGMENTER LA CROISSANCE DES PLANTES
Principe des biofertilisants
Beaucoup de microorganismes présents dans le sol associent avec –> les racines des plantes
** Microorganismes aide à convertir Forme non assimilable en Forme assimilable **
Les plantes requièrent : - Macroéléments essentiels (N-P-K) (PLUS GRANDE QUANTITE) 1- Azote (N) 2- Phosphore (P) 3- Potassium (K)
- Oligoéléments (ESSENTIEL MAIS EN PETIT QUANTITE) –> absorber par les plantes
- Magnésium, Calcium, Soufre, Fer, Zinc, Manganèse, Molybdène, Bore, Iode, Sélénium, etc.
Comment les plantes sont-elles capable d’assimiler du Phosphate (P) ?
Assimilation du Phosphore (P)
Les mycorhizes arbusculaires (symbiose entre champignon et plante dans la racine) –> jouent un rôle fondamental dans l’assimilation du (P) aussi pour les formes solubles qu’insolubles
** LES PLANTES CAPABLE D’INCORPORER LE PHOSPHATE ET AMELIORE LEUR CROISSANCE **
Comment les plantes sont-elles capable d’assimiler de l’azote? (N) ?
Assimilation d l’azote (N)
Fixation de N2 atmosphérique:
1- Forme symbiotique
- Nodosités avec Rhizobia (bactérie)/Légumineuse
- Frankia/Aulnes
- Cyanobactéries
Rhizobia –> ** NITROGENASE –> PERMET FIXATION DE L’AZOTE, NE TOLERE PAS L’OXYGENE = FORME NODULE AVEC LES RACINES DES PLANTES**
2- 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 brasilinse
- Assimilation de l’azote à partir de la matière organique (forme minérales ou organiques : acides aminés)
- –> Plusieurs groupes de bactéries et champignons décomposent la matière organique en –> ammonium, nitrate et acide amines
Que sont les bactéries phytostimulatrice (PGPR)?
Les bactéries phytostimulatrice (PGPR)
- PGPR est l’acronyme de « Plant Growth Promoting Rhizobacteria »
* Groupe hétérogène de bactéries bénéfique á la croissance et la protection des plantes**
Mécanismes d’action des PGPR
- Solubilisation des minéraux
- Production des phytohormones (auxines, cytokinines, gibbérelline, éthylène, acide abscissique)
- Phytoprotection
