MICTROBIOLOGIE DES CEREALES ET DES FARINES · CEREALES ET DES FARINES Formation au profit de...

MICROBIOLOGIE DES CEREALES ET DES FARINES

Formation au profit de l’IFIM, Casablanca(Volet théorique)18 décembre 2006

Prof. A. TANTAOUI ELARAKI

SUP’AGRO

Microbiologie des céréales et des farinesPlan général

INTRODUCTION PREMIERE PARTIE: ASPECTS

GENERAUX DE LA MICROBIOLOGIE DES CEREALES ET DES FARINES

DEUXIEME PARTIE: MOISISSURES TOXINOGENES ET MYCOTOXINES DES CEREALES

CONCLUSION

Microbiologie des céréales et des farines

CONCLUSION

Introduction Microflore des grains de céréales

souvent abondante et variée Varie en quantité et en qualité selon

plusieurs paramètres La transmission des grains à la farine

dépend de la nature des espèces impliquées et des conditions de fabrication

Évolution possible dans les farines

Microbiologie des céréales et des farines Introduction (suite)

Rôle parfois utile: ensilages, boulangerie traditionnelle, etc.

Danger potentiel majeur: Dépréciation organoleptique Dépréciation technologique Toxicité (mycotoxines)

CONCLUSION

Microbiologie des céréales et des farines1ère Partie: aspects généraux

1.1- Nature de la microflore de contamination

1.2- Conditions de contamination et de développement

1.3- Conséquences

1.1-Nature de la microflore de contamination

1.1.1- Les bactéries

1.1.2- Les levures

1.1.3- Les moisissures

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination

1.1.1- Les bactéries

Origine principale: sol

Principaux ordres:o Eubacteriales (ordre le plus représenté): familles

Enterobacteriaceae, Lactobacillaceae, Bacillaceae, Micrococcaceae, etc.

o Pseudomonadales: genres Pseudomonas, Xanthomonas, Aeromonas, etc.

Microbiologie des céeéales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination

1.1.1- Les bactéries (suite)

Familles Genres et espèces % des grains contaminés

% du peuplement bactérien

AchromobacteriaceaeBacillaceae

Enterobacteriaceae

Lactobacillaceae

Micrococcaceae

Pseudomonadaceae

Flavobacterium sp.Bacillus cereusB. pumilusB. subtilisAerobacter sp.Erwinia sp.Escherichia coliParacolobacterium sp.Leuconostoc sp.Lactobacillus sp.Streptococcus sp.Micrococcus candidusM. caseolyticusPseudomonas sp.

90 18463654559

PrésencePrésence

481873

Fréquence d’apparition et importance relative (%) des principalesbactéries présentes sur blé et seigle (Kosmina, 1977)

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination1.1.1- Les bactéries (suite)

Autres groupes (moins fréquents):o Actinomycètes: Streptomyces albus et S. griseus

o Bactéries pathogènes et/ou toxinogènes (Staphylococcus, Salmonella, Clostridium, etc.):

• Contamination possible des farines par l’intermédiaire des rongeurs ou des insectes

• Risques d’accidents sanitaires graves si incorporation dans produits hydratés crus ou semi-cuits (aliments pour enfants, pâtes réfrigérées, etc.)

1.1.2- Les levures

Levures: champignons microscopiques le plus souvent unicellulaires et non pigmentés

Principaux genres:o Saccharomyceso Candidao Hansenulao Pichia

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination1.1.2- Les levures (suite)

Leurs nombres dépassent rarement quelques centaines par gramme de grain

Nombres très élevés si:o Humidité élevée des grains à la

récolteo Conditions climatiques humides à la

récolteo Préstockage humide avant séchage

1.1.3- Les moisissures

Généralités

Mycoflore du champ

Mycoflore de stockage

Mycoflore d’altération avancée

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination1.1.3- Les moisissures (suite)

Généralitéso Champignons microscopiques

(micromycètes) filamenteuxo Toujours présents sur les grains de

céréales, puis dans farines, sons et autres produits

o Plus de 120 espèces recensées sur blés en conservation

o Un même échantillon de blé ne porte que 5 à 6 espèces dominantes

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination1.1.3- Les moisissuresGénéralités (suite)

o Reproduction par émission de spores très variées

o Deux grands types se spores de la reproduction asexuée

Conidies ou conidiospores

Se forment à l’air libre surun conidiophore (parfois des

têtes conidiennes caractéristiques)

Parfois micro & macroconidies

Sporangiospores

Se forment dans un sac(sprocyste) porté par un

sporangiophore

Mycoflore du champo Espèces qui contaminent les grains

avant récolteo Certaines sont incapables de se

développer plus tard (conservation)o Comprend des espèces indifférentes

(Alternaria, Cladosporium, etc.) et d’autres parasites (Fusarium, Septoria)

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination1.1.3- Les moisissuresMycoflore du champ (suite)

Principales moisissures du champ

Claviceps purpureaSclerotinia sclerotiorum

Fusarium graminearum**Aspergillus flavus*

Rhizoctonia leguminicolaHelianthosporium biseptatum

AlternariaCladosporiumVerticillium

Septoria* également au stockage

** également stockage et altération ,avancée

Mycoflore de stockageo Flore peu abondante à la récolte, elle

devient dominante au stockageo Très abondante dans les recoins des

entrepôts et siloso Flore très sporulante (contaminations

secondaires lors de manutention et transformation des grains)

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination1.1.3- Les moisissuresMycoflore de stockage (suite)

o Espèces capables de pousser avec des taux d’humidité de 15 à 16%

o Comprend des espèces toxinogèneso Principaux genres:

PenicilliumAspergillusFusarium

• Genre AspergillusAspergillus flavus*

A. parasiticusA. ochraceusA. clavatus

A. fumigatusA. rubrum

A. chevalieriA. niger

A. glaucus * Également au champ

Microbiologie des céréales et des farines1.1- Nature de la microflore de contamination1.1.3- Les moisissuresMoisissures de stockage(suite)

Penicillium islandicumP. citrinumP. rubrum

P. citreovirideP. cyclopium

P. viridicatum

Penicillium urticaeP. verruculosum

P. puberulumP. expansumP. rugulosum

P. palitansP. roquefortii

• Genre Penicillium

• Genre Fusarium et autres

Fusarium graminearum *F. tricinctum

F. nivaleF. moniliforme

Chaetomium globosum

* Également au champ et d’altération avancée

Mycoflore d’altération avancéeo Se développe en cas de conservation

dans des conditions extrêmement médiocres

o Peut contenir des espèces sans signification particulière quand on les trouve en petit nombre

Microbiologie des céréales et des farines1.12- Nature de la microflore de contamination1.1.3- Les moisissuresMycoflore d’altération avancée (suite)

Pithomyces chartarumStachybotrys atra

Periconia minutissimaFusarium sporotrichioides

Cladosporium sp.Alternaria longipes

Fusarium graminearum*Chaetomium globosum

Dendrochium toxicumMyrothecium verrucariaTrichothecium roseum

Trichoderma virideAbsidiaMucor

Rhizopus

o Principaux genres et espèces

* Également au champ

et au stockage

Microbiologie des céréales et des farines1.12- Nature de la microflore de contamination1.1.3- Les moisissuresContamination de produits céréaliers marocains par les moisissures du genre Aspergillus

Nbr échant. analysés

1 1 16 1 4 1 1 1 2 2

A. glaucusA. ornatusA. ochraceusA. nigerA. candidusA. flavusA. zonatusA. oryza.eA. wenti.iA. effususA. versicolorA. flavipesA. ustusA. terreus

2 1 1 11 1 6 2 1 1 1 1 3 1 2 1 1 11

’org

Nbr échant. 1 1 10 1 3 1 1 1 2 2Aspergillus +

1.3- Conséquences

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développement

1.2.1- Humidité

1.2.2- Température

1.2.3- Composition de l’atmosphère

1.2.4- Composition et structure du produit

1.2.1- Humidité

Exigences des micro-organismes

Teneur en eau et activité de l’eau du grain

Conséquences pour les micro-organismes des céréales et dérivés

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développement1.2.1- Humidité

Exigences des micro-organismes

o Chaque espèce exige une activité de l’eau (aw) minimale pour sa croissance

o Chaque espèce a aussi une aw optimale de croissance

o Les exigences de certains métabolismes (ex. toxinogenèse) diffèrent de celles de la croissance.

aw= Pression de vapeur du milieu

Pression de vapeur de l’eau

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- HumiditéExigences des micro-organismes (suite)

o De façon générale (sauf exceptions):• bactéries plus hygrophiles que levures• levures plus hygrophiles que moisissureso Espèces osmophiles ou osmotolérantes: adaptées

aux faibles aw dues aux fortes concentrations en sucres (surtout levures)

o Espèces xérophiles ou xérotolérantes: adaptées aux milieux relativement secs (surtout moisissures)

o Espèces halophiles ou halotolérantes: adaptées aux faibles aw dues aux fortes concentrations en sel (surtout bactéries)

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- HumiditéExigences des micro-organismes (suite)

Aw min. (en moyenne)

Bactéries : 0,90-0,91Levures : 0,88

Moisissures : 0,80

Bac. halophiles : 0,75Mois. xérophiles : 0,65Lev. osmophiles : 0,60

Aw min. (cert. espèces)

Candida utilis : 0,94Mucor spinosus :0,93

Candida zeylanoides: 0,90Aspergillus glaucus : 0,70

A. echinulatus : 0,64Saccharomyces rouxii : 0,62

Minimum absolu: 0,6

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- HumiditéTeneur en eau et activité de l’eau des grains

Isotherme d’adsorption: courbe des teneurs en eau en fonction de l’activité de l’eau à une température donnée, quand le produit est en phase de réhumidification (HR de l’air >100 aw)

Isotherme de désorption: courbe des teneurs en eau en fonction de l’activité de l’eau à une température donnée, quand le produit est en phase de séchage (HR de l’air <100aw)

Notions d’isothermes de sorption

HR: Humidité Relative

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- HumiditéTeneur en eau et activité de l’eau des grains (suite)

0,7 0,8 0,9

Sorption

Désorption 1

Activité de l’eau

Teneur en

eau (%)

Bactéries

Levures osmophiles

Levures

Moisissures xérotolérantes

Moisssures hygrophiles

Isothermes de sorptiondu blé vers

20°C et zones

d’activitédes différentescatégories de

micro-organismes

Les moisissures de stockage peuvent se contenter d’aw relativement faibles

Les levures viennent ensuite

Les bactéries sont les plus exigeantes en eau libre

Conséquences:

o Cas des moisissures xérophiles ou xérotolérantes

o Cas des levureso Cas des bactéries

1.2.1- Humidité

Teneur en eau et activité de l’eau des grains (suite)

Cas des moisissures xérophiles ou xérotolérantes

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- HumiditéTeneur en eau et activité de l’eau des grains (suite) Cas des moisissures xérophiles ou xérotolérantes (suite)

43210 Temps (mois)

Croissance pondérale (% du maximum)

aw 0,70

Effet de l’activité de l’eau des grains sur la

croissance d’Aspergillus candidus*

* Moisissure xérotolérante très commune sur céréales

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- HumiditéTeneur en eau et activité de l’eau des grains Cas des moisissures xérophiles ou xérotolérantes (suite)

Conséquences: plus l’aw des grains est faible:

o Plus la vitesse de développement est faible (pente de la phase exponentielle)

o Plus le niveau maximum atteint en phase stationnaire est réduit

o Plus la phase de latence est longue: pas d’altération microbienne apparente

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- Humidité Teneur en eau et activité de l’eau des grains Cas des moisissures xérophiles ou xérotolérantes (suite)

43210 Temps (mois)

Croissance pondérale (% du maximum)

aw 0,70

Limite de la phase de latence

Vitesse de croissance

Niveau maximum de la phase stationnaire

Effets de l’aw des grains sur les paramètres de croissance des micro-organismes (exemple d’Aspergillus candidus)

0,7 0,8 0,9

Sorption

Désorption 1

Activité de l’eau

Teneur en

eau (%)

Levures osmophiles

Moisissures xérotolérantes

Une humidité de 16% (aw de 0,78 à 20-25°C) ne permet pas de stopper le développement des moisissures xérotolérantes

(Aspergillus glaucus) Une aw de 0,70 ralentit nettement la croissance, d’où une

conservation de plusieurs mois

Microbiologie des céréales et des farines 1.2.1- HumiditéTeneur en eau et activité de l’eau des grains

Farines de blé 13-15 Riz 13-15 Amidon 18

Viande dégraissée séchée 15 Légumes déshydratés 14-20 Fruits déshydratés 18-25 Lait en poudre entier 8 Œuf entier déshydraté 10-11

Teneur critique: « alarm water content »

à 20°C, HR de l’air: 70% (en %)

Remarque: le développement, même lent, des moisissures, s’accompagne de production d’eau métabolique; l’aw tendra donc à s’élever (la température aussi)

Risque de développement d’espèces plus exigeantes en eau

Altérations visibles et Irréversibles des grains

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développementCas des levures

Il existe des levures capables de se développer aux faibles aw (levures osmophiles ou osmotolérantes)

Ces levures préfèrent les milieux très riches en sucres

Posent surtout problèmes en pâtisserie (très rarement sur,grains ou farines)

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développementCas des bactéries

Généralement incapables de se développer aux aw habituelles des grains et farines

Exigent des réhumidifications supérieures à aw=0,90

1.2.2- Température

Pour la croissance de chaque espèce:

• Température minimale

• Température optimale

• Température maximale

température

Vitesse de croissance

T maxT min T opt

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développement1.2.2- Température (suite)

Le température optimale de la plupart des moisissures de stockage des céréales avoisine les 30°C

Un échauffement peut survenir suite à un développement fongique (hot spot)

Les fluctuations de température accélèrent l’altération fongique des grains (ex.: fluctuations de 25 à 40°C par rapport à 30°C constante)

1.2.3- Composition de l’atmosphère

Moisissures en général aérobies Certaines (microaérophiles) sont peu

exigeantes: se contentent de 5% d’Oxygène

En dessous de 0,5%, croissance très difficile

Moisissures microaérophiles:

-Penicillium roqueforti-Fusarium spp-Quelques Mucorales

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développement1.2.3- Composition de l’atmosphère (suite)

Conservation de grains semi-humides (20% environ) possible sous atmosphère neutre (anaérobiose)

Inconvénient: perte du pouvoir germinatif

Réservée aux céréales destinées à des usages particuliers: alimentation animale, amidonnerie, etc.

1.2.4- Composition et structure du produit

La zone du germe est la plus favorable aux micro-organismes (richesse biochimique); généralement point de départ du développement fongique

Même pour des aw faibles (0,75-0,85), les moisissures xérotolérantes peuvent utiliser les lipides du germe comme sources de Carbone grâce à leurs lipases

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développement1.2.4- Composition et structure du produit (suite)

Les enveloppes externes du caryopse du blé : substrat moins favorable au développement des moisissures que les couches profondes

Pour une humidité de 17,5-18%:

-Grain entier (enveloppes intactes): visiblement moisi après 15 à 20 jours

- Grain « pelé » (enveloppes altérées mécaniquement): visiblement moisi en 5 è 6 jours

Microbiologie des céréales et des farines 1.2- Conditions de contamination et de développement1.2.4- Composition et structure du produit (suite)

Grains endommagés à la récolte plus susceptibles à l’attaque microbienne que grains intègres

Farines plus faciles à attaquer que les grains correspondants (mêmes raisons)

1.3- Conséquences

Microbiologie des céréales et des farines 1.3- Conséquences

1.3.1- Conséquences organoleptiques: odeurs de moisi; acidité

1.3.2- Conséquences technologiques: pouvoir germinatif des grains; valeur boulangère de la farine

1.3.3- Conséquences hygiéniques: mycotoxines

Microbiologie des céréales et des farines 1.3- Conséquences1.3.1- Conséquences organoleptiques

o Odeurs de moisi ou de renfermé• Dues à des substances volatiles• Persistent dans les produits finis,

même après cuisson• L’analyse du pain (Chromatographie

en Phase Gazeuse) permet de déterminer la proportion de farine altérée utilisée dans sa fabrication

Microbiologie des céréales et des farines 1.3- Conséquences1.3.1- Conséquences organoleptiques (suite)

o Acidité• Les moisissures des céréales

produisent des lipases et des lipoxygénases

• Les lipases libèrent des acides gras par hydrolyse des lipides (lipolyse)

• Acides gras libres responsables de goûts indésirables

• On observe souvent une lente acidification des grains et des farines au stockage sans développement de moisissures

• Cette acidification est due aux lipases formées par les moisissures du champ ou du préstockage

• Les lipoxygénases oxydent les acides gras en peroxydes, qui réagissent avec:

Les groupements Thiol des acides, ce qui altère la qualité du gluten

Les carotènes, ce qui provoque le blanchissement de la farine

ISO 7305: 1986

70 mg pour 100 g de Farine (matière sèche)

exprimée en acide sulfurique

AOAC 939.05

50 mg d’Hydroxyde de Potassium pour la

neutralisation des acides gras libres dans 100 g de farine (en matière sèche)

Normes pour l’acidité grasse

des farines

Microbiologie des céréales et des farines 1.3- Conséquences1.3.2- Conséquences Technologiques

Perte du pouvoir germinatif des grains

Valeur boulangère très peu touchée en général (pas de déformation significative de l’alvéogramme Chopin)

Dans les cas extrêmes, les peroxydes peuvent altérer la qualité du gluten

Microbiologie des céréales et des farines 1.3- Conséquences1.3.3- Conséquences hygiéniiques

Certaines moisissures (toxinogènes) produisent dans les grains ou la farine des substances très dangereuses pour la santé du consommateur: les mycotoxines

Voir Deuxième Partie

Microbiologie des céréales et des farinesPlan général

CONCLUSION

Microbiologie des céréales et des farines2ème Partie: moisissures toxinogènes et mycotoxines

2.1-Historique, définitions 2.2-Principales mycotoxines 2.3-Conditions de toxinogenèse 2.4-Devenir des moisissures et des

mycotoxines au cours des traitements technologiques

2.5-Prévention, protection du consommateur

Microbiologie des céréales et des farines2ème Partie: moisissures toxinogènes et mycotoxines 2.1-Historique, définitions 2.2-Principales mycotoxines 2.3-Conditions de toxinogenèse 2.4-Devenir des moisissures et des

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines

2.1- Historique, définitions

Historiqueo Antiquité: ergotisme

(feu de Saint Antoine); gangrène des extrémités

o Fin XVIIIème siècle: association avec ergot du seigle (Claviceps purpurea)

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.1- Historique, définitionsHistorique (suite)

o 1930-40: Stachybotryotoxicose chez le cheval (ex URSS)

Aleucie Toxique Alimentaire (ATA) chez l’Homme (ex URSS)

o 1945: intoxication de porcs (Maroc)o 1960: découverte des Aflatoxines

produites par Aspergillus flavus (maladie X du dindon)

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.1- Historique, définitionsHistorique (suite)

o Depuis 1960 • Découverte de plusieurs centaines de

mycotoxines• Description de nombreuses

mycotoxicoses• Des dizaines d’espèces de moisissures

jadis considérées comme « banales » se sont révélées toxinogènes

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.1- Historique, définitions

Définitions Mycotoxine: métabolite fongique non

antigénique (faible poids moléculaire) capable de provoquer des syndromes spécifiques chez l’Homme et/ou les animaux

Mycotoxicose: syndrome spécifique provoqué par une mycotoxine; non infectieuse et non contagieuse (contrairement à mycose)

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.1- Historique, définitionsDéfinitions (suite)

Une espèce toxinogène peut produire une ou plusieurs mycotoxines

Une même mycotoxine peut être produite par une ou plusieurs espèces de moisissures

2.1-Historique, définitions 2.2-Principales mycotoxines 2.3-Conditions de toxinogenèse 2.4-Devenir des moisissures et des

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.2-Principales mycotoxines

Mycotoxines d’importance mondiale Mycotoxines d’importance régionale Nature chimique des mycotoxines Mycotoxicoseso Intoxication chronique et intoxication

aiguëo Diversité des syndromes

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.2-Principales mycotoxines (suite)

Mycotoxines Moisissures productrices

Aflatoxines B1 & B2

Aflatoxines B1, B2, G1 & G2

Toxine T-2Déoxynivalénol (ou nivalénol)ZéaralénoneFumonisine B1

Ochratoxine A

Patuline

Aspergillus flavusA. parasiticusFusarium sporotrichioidesF. graminearum

F. graminearumF. moniliforme (F. verticillioides)A. ochraceus & Penicillium

verrucosumPlusieurs espèces

Mycotoxines d’importance mondiale

Mycotoxines Moisissures Mycotoxicoses

Ergotamine*Clavine*PaspalinineLolitremAlcaloïdes?Sporidesmine Phomopsine SlaframineSatratoxinesDiplodiatoxine

Claviceps purpureaC. fusiformisC. paspaliAcremonium loliaeBalansia sp ?Pithomyces chartarumPhomopsis leptostromiformisRhizoctonia leguminicolaStachybotrys atraDiplodia maydis

ErgotismeErgotismeTétanie (paspalum) Tétanie (ray-grass)Pied de fétuqueEczéma facialLupinoseSyndrome de la baveStachybotryotoxicoseDiplodiose

Mycotoxines d’importance régionale

* Alcaloïdes de

Nature chimique des mycotoxines

Aflatoxines

Zéaralénone

Ochratoxines

Nature chimique des mycotoxines (suite)

Fumonisines

Patuline

Deoxynivalénol (DON)

T2-Toxine

Nature chimique des mycotoxines (suite)

Mycotoxicoses: o Chroniques ou aiguës

Intoxication Chronique Aiguë

Dose Faible Forte

Durée Longue (effet cumulatif)

Courte

Signes cliniques (ex:

aflatoxicose)

Manque d’appétitRalentissement de croissance

Perte de poidsFatigue générale

Mycotoxines

Encéphalomalacie

Fumonisine

Fusarium moniliforme

Cancer

Aflatoxines

Aspergillus flavus

Hémorragie poumon et cerveau

Patuline

Plusieurs espèces

Hémorragie du foie

Rubratoxine

Penicillium rubrum

Troubles intestinaux

Austidiol

Aspergillus ustus

Activité trémorgène

Penitrème

Penicillium crustosum

Nécrose hépatique

Stérigmatocystine

Aspergillus versicolor

Syndrome de la bave

Slaframine

Rhizoctonia leguminicola

Néphrotoxicité

Ochratoxine

P. verrucosum; A. ochraceus

Œstrogène

Zéaralénone

F. graminearum

o Aperçu sur la diversité des syndromes mycotoxiques

Microbiologie des céréales et des farines2ème Partie: moisissures toxinogènes et mycotoxines 2.1-Historique, définitions

2.2-Principales mycotoxines 2.3-Conditions de toxinogenèse 2.4-Devenir des moisissures et des

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse

2.3.1- Conditions liées à la moisissure

2.3.2- Conditions liées au substrat

2.3.3- Conditions liées à l’environnement

2.3.4- Autres paramètres pour les céréales

2.3.1- Conditions liées à la moisissure

Au niveau des genres

Les plus importants

Assez importants

À ne pas oublier

AspergillusPenicilliumFusarium

StachybotrysAlternaria

Trichothecium

Claviceps

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse2.3.1- Conditions liées à la moisissure (suite)

Au niveau des espèces:o Certaines espèces sont réputées

toxinogènes, d’autres nono Pour céréales et légumineuses,

surtout les espèces de stockageo Parfois espèces de la flore du champ

(ex.: Aspergillus flavus, Fusarium graminearum)

Au niveau des souches: o Toutes les souches d’une espèce peuvent

être toxinogènes (A. parasiticus; aflatoxines)

o Dans une espèce, souches toxinogènes et d’autres non (limites des techniques d’analyse) (A. flavus; aflatoxines)

o Pouvoir toxinogène variable parmi les souches d’une même espèce

souches NRRL 3000 NRRL 2999 NRRL 3145

ArachideSojaMaïsBléRizSorgho

10719537910772

1042,8471918588

8,50,065,57,110,65,7

Variabilité du pouvoir toxinogène entre les souches d’une même espèce fongique: cas d’Aspergillus parasiticus

(aflatoxines totales en μg/g)

2.3.2- Conditions liées au substrat

Influence de l’espèce de céréale

Influence de l’activité de l’eau

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse2.3.2- Conditions liées au substrat (suite)

NRRL 3000 NRRL 2999 NRRL 3145

ArachideSoja

1042,8

8,50,06

RizSorgho

MaïsBlé

107725379

185884719

10,65,7 5,57,1

Effet de l’espèce de céréale sur la production de mycotoxinesdans les grains, en comparaison avec 2 légumineuses:

cas de 3 souches d’Aspergillus parasiticus (aflatoxines totales en μg/g)

Influence de l’espèce de céréale

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse2.3.2- Conditions liées au substrat (suite)

Moisissure Mycotoxine Aw min de croissance

Aw min de toxinogenèse

A. flavusA. parasiticusA. ochraceusA. ochraceusP. expansum

AflatoxinesAflatoxines

OchratoxinesAc.pénicillique

Patuline

0,70-0,750,70

0,85-0,880,85-0,88

0,83-0,870,800,88

0,97-0,990,99

Influence de l’activité de l’eau: toxinogenèse généralement plus exigeante que croissance

2.3.3- Conditions liées à l’environnement

La température

L’oxygénation

L’humidité Relative de l’air

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse2.3.3- Conditions liées à l’environnement (suite)

La température

Moisissure Toxines Optimum Minmum

A. flavusA.parasiticusA. ochraceusP. expansumA. clavatusF. roseumFusarium sp

AflatoxinesAflatoxinesOchratoxine

PatulinePatuline

ZéaralénoneT2-Toxine

25-2825-30

2520-2220-25

8-1010-13

120-412

Températures optimales et minimales de toxinogenèse de certaines moisissures

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse2.3.3- Conditions liées à l’environnement (suite)

L’oxygénationo Les moisissures ont besoin d’oxygèneo L’aération des locaux de stockage: Prévient l’accumulation d’humidité Favorise la dispersion des spores L’Humidité Relative de l’Air: permet

réabsorption d’eau dans le produit si elle est élevée

2.3.4- Autres paramètres pour les céréalesFACTEURS PHYSIQUES Au

champA la

récolteAu

stockage

Humidité rapidité de séchage réhumidification humidité relativeTempératureEndommagem. mécaniqueBroyage des grains« Hot spots »Temps

+--+++--+

+++++++-+

+++++++++

+: a un effet -: n’a pas d’effet

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse2.3.4- Autres paramètres pour les céréales (suite)

FACTEURS CHIMIQUES Au champ

A la récolte

Au stockage

Nature du substratNutrition minéraleTraitements chimiques

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.3- Conditions de toxinogenèse2.3.4- Autres paramètres pour les céréales (suite)

FACTEURS BIOLOGIQUES Au champ

A la récolte

Au stockage

Variété de planteStress (plante)Vecteurs invertébrésInfection fongiqueSouche fongiqueCharge de sporesÉcosystème microbien

+++++++

-----+-

+++++++

Souches toxinogènes isolées de céréales au Maroc

Produit Moisissure MycotoxineSouches

Toxinogènes/Total

Céréales et dérivés

Aspergillus flavus Aflatoxines

Céréales et dérivés

Aspergillus zonatus Aflatoxines

MaïsPenicillium verrucosum Ochratoxine A

OrgeAspergillus ochraceus Ochratoxine A

2.1-Historique, définitions 2.2-Principales mycotoxines 2.3-Conditions de toxinogenèse 2.4-Devenir des moisissures et

des mycotoxines au cours des traitements technologiques

2.4- Devenir au cours des traitements technologiques

Mouture

Traitements thermiques

Fermentation Panification

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.4- Devenir au cours des traitements technologiques

Mouture

o Contamination fongique des farines• Les spores de la mycoflore du champ:

surtout dans le son (faible sporulation)• Celles de la mycoflore de stockage:

grande dispersion dans la farine (forte sporulation; spores à surface sèche)

• Dans les machines du moulin, résidus de farine sur lesquels se développent des espèces fongiques.

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.4- Devenir au cours des traitements technologiquesMouture (suite)

Maïs Aflatoxine B1

Enveloppes 5-31; Farine de son 7-12; Germe 30-49; « Grits » 3-6;

Farine à faible taux de lipides 2-3; Farine à taux de lipides élevé 14-15

Riz Aflatoxine B1 Son 95; riz poli 95

Blé dur Aflatoxine B1 Concentration augmente avec taux d’extraction (maximum dans le son)

Orge, blé Ochratoxine A Concentration similaire dans farine et son

Céréale Mycotoxine Distribution (%)

o Distribution des mycotoxines; mouture sèche

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.4- Devenir au cours des traitements technologiquesMouture (suite)

Parties Fibres Gluten Amidon GermeSolubles

Aflatoxine B1

Zéaralénone

T2-Toxine

39-42 20-38 13-17 1 6-10

17-26 15-19 49-56 0 9-11

64-70 9-11 6-13 3-6 8-12

o Distribution des mycotoxines; mouture humide du maïs (distribution des toxines en %)

Traitements thermiques

o Grande thermostabilité en général• Aflatoxines

• Ochratoxine A

A l’état sec, stables jusqu’au point de fusionRésistent à 150°C plusieurs heuresMoins résistantes en présence d’humidité

Relativement stable à la chaleurAprès autoclavage de céréales pendant 3h, reste 12,5 à 17%

Effet de l’humidité sur le devenir des mycotoxines

Riz Aflatoxine B1 Cuisson 4 X Riz8 X Riz

48 49%75 82%

Orge Patuline Stockage Aw 0,70Aw 0,90

½ Vie 13j½ Vie 7j

Orge Citrinine Stockage Aw 0,70Aw 0,90

½ Vie 8j½ Vie 2j

Farine d’avoine

Ochratoxine A

Autoclavage Pas d’eau50% eau

87,5%74%

Produit Mycotoxine Traitement Humidité Destruction

Fermentation

Fermentation alcoolique (bière): disparition de l’ochrtatoxine A de

l’orge

Fermentation alcoolique (pain): avec farine contaminée par Aflatoxine B1 à 225 µg/kg, taux résiduel dans le pain après cuisson: 44 µg/kg

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.4- Devenir au cours des traitements technologiquesEffet de la panification

Niveaux de contamination initiale de la farine

40 à 225 µg/kg

Taux résiduels (TR) après pétrissage

13 – 100%

TR 1ère fermentation (2h de pointage)

11,5 - 65

TR 2ème fermentation (1h d’apprêt)

9,5 – 65

TR après cuisson 7,8 - 40

Présence de mycotoxines dans des produits céréaliers marocains

Produits Mycotoxines Nbr échant analysés

Nbr échant positifs

Taux de contamination

Farine de bléAflatoxine B1

Ochratoxine AZéaralénone

-50μg/kg

BléOrgeMaïs

Son de blé

Aflatoxine B1

Ochratoxine AZéaralénone

107(a);87(o,z)75(a,o,z)

50(a);43(o,z)54(a);14(o,z)

03(o)1(a)

-1,13-2,83μg/kg

18 μg/kg

RizFNBTFBTL

Fari. blé durMaïs importé

Aflatoxines B1 & G1

Références

Letoutour B. et al.,Actes IAV,

3:65-69 (1983)

Tantaoui Elaraki A.et al., Actes IAV14:11-16 (1994)

Tantaoui Elaraki A.et al., Actes IAV20:65-70 (2000)

a: aflatoxines; o: ochratoxine A; z: zéaralénone; FNBT: farine nationale de blé tendre; FBTL: farine de blé tendre local

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxinesPrésence de mycotoxines dans des produits céréaliers marocains (suite)

Conclusion:Très faible fréquence de contamination;

taux de contamination faibles: sur 408 échantillons analysés, seulement 5 contaminés:

• 1; farine de blé; ochratoxine A (50 μg/kg)• 3; orge; ochratoxine A (1,13-2,83 μg/kg)• 1; maïs, aflatoxine B1 (18 μg/kg)

Microbiologie des céréales et des farines2ème Partie: moisissures toxinogènes et mycotoxines 2.1-Historique, définitions 2.2-Principales mycotoxines 2.3-Conditions de toxinogenèse 2.4-Devenir des moisissures et des

2.5- Prévention, protection du consommateur

2.5.1- Aspects réglementaires 2.5.2- Aspects techniques 2.5.3- Contrôleso Analyses mycologiques des céréaleso Recherche et dosage des mycotoxineso Application de la démarche HACCP

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.5- Prévention, protection du consommateur

2.5.1- Aspecte réglementaires

o Dans plusieurs pays ou communautés de pays (UE), des teneurs maximales sont fixées pour les principales mycotoxines, pour l’alimentation humaine et pour différents types d’animaux (volailles, veaux, vaches laitières, etc.)

o Projet de normes marocaines (2003)

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.5- Prévention, protection du consommateur2.5.1- Aspecte réglementaires (suite)

o Cas des aflatoxines: règlement européen 1525/98 du 16/07/1998

Produits Toxines Limite maximale

Céréales et produits de transformation

2 µg/kg4 µg/kg

Arachides, fruits en coque, fruits séchés et produits de transformation

2 µg/kg4 µg/kg

Lait M1 0,05 µg/l

Aliments pour bétail laitier B1 5 µg/kg

Exemple de la

réglementation

européenne

Substances Texte de référence

Matrice Teneur maximale (μg/kg)

Ochratoxine A Règlement CE 472/2002

Céréales brutes, y compris riz et sarrasinProd. dériv. de céréales

DON Règlement CE 856/2005

Blé dur et avoineMaïs Autres céréales brutes

17501750 (2)

Fumonisines B1+B2

Avis du 8/12/ 98 du CSHPF (1)

Règlement CE 856/2005

Céréales brutes

Maïs brut

2000 (2)

T-2et HT-2 Règlement CE 856/2005

Céréales (3)

Zéaralénone Règlement CE 856/2005

MaïsAutres céréales brutes

200 (2)

1: Conseil Supérieur d’Hygiène Publique, France//2: seuil retenu à partir du 01/07/2007 si aucun autre seuil n’est fixé d’ici cette date// 3: seuil à fixer, s’il y a lieu, avant le 01/07/2007

Exemple de la réglementation

européenne

o Cas des autres mycotoxines

Mycotoxines Produits Teneur maximale (µg/kg

Farine de blé fourrage

Afalatoxine B1 3

Son de blé Aflatoxine B1 10

Tous produits d’alim.° animale

Aflatoxine B1 10

Céréales Zéaralénone 200

Céréales Ochratoxine A 30

Extrait du projet de réglementation marocaine (2003) relative aux mycotoxines (céréales et dérivés)

2.5.2- Aspecte techniques

Plusieurs paramètres influent sur le développement des moisissures toxinogènes et l’apparition des mycotoxines. Deux aspects très importants:

o L’humidité des grains et des farineso L’intégrité des grains

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.5- Prévention, protection du consommateur2.5.2- Aspecte techniques (suite)

o L’humidité des grains et des farines À la récolte: éviter de récolter par temps

humide Au pré-stockage: déshydratation des

grains (cas du maïs) Au stockage (grains et farines):

entrepôts divers, commerces, ménages, etc.

Au transport: surtout maritime

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.5- Prévention, protection du consommateur2.5.2- Aspecte techniques (suite)

o Intégrité des grains: éviter tout endommagement des grains:

• Mécanique: récolte, battage, etc.• Biologique: Insectes: au champ et au stockage Champignons (espèces parasites ou

saprophytes non toxinofgènes): au champ et au stockage

2.5.3- Contrôles

Analyses mycologiques (voir volet pratique)

Recherche et dosage des mycotoxines

Application de la démarche HACCP

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.5- Prévention, protection du consommateur2.5.3- Contrôles (suite)

Recherche et dosage des mycotoxines Extraction: solvants appropriés Purification de l’extrait (éliminer

lipides, pigments, etc.) Séparation chromatographique Révélation (souvent par UV) Confirmation (souvent par dérivation

chimique) Quantification (HPLC par exemple)

Microbiologie des céréales et des farines 2- Moisissures toxinogènes et mycotoxines2.5- Prévention, protection du consommateur2.5.3- Contrôles (suite)

Application de la démarche HACCPo HACCP: démarche consistant à

prévoir les dangers que pourraient encourir le consommateur et prendre les mesures nécessaires pour le protéger

o Les mycotoxines sont incluses dans les dangers biologiques

o Étude FAO (2003) sur HACCp et mycotoxines

CONCLUSION

Conclusion Toute moisissure dans les céréales, les

farines ou les produits dérivés est à suspecter; il n’y a plus de « moisissures banales »

Vu la consommation quotidienne du pain, toute trace de mycotoxine serait dangereuse (effet cumulatif)

Seule la prévention est envisageable; pas moyen de détoxifier les aliments destinés à la consommation humaine

Quelques références- Monilié A. et Pfohl-Leszkowicz A., 2003. Les mycotoxines

dans les céréales: les points importants de contrôle de la production au stockage, le devenir dans les produits dérivés, Note de l’ASEDIS-SO, numéro spécial mycotoxines.

- Richard-Molard D., 1991. Microbiologie des céréales et farines, In « Les industries de première transformation des céréales », Godon B. et Willm C. coord., Techniques et Documentation Lavoisier, Paris, pp:177-191

- Anonyme, 2003. Manuel sur l’application du système de l’analyse des risques – points critiques pour leur maîtrise (HACCP) pour la prévention et le contrôle des mycotoxines (de http://www.fao.org/docrep/005/Y1390F/y1390f00.htm + 01.htm + 02.htm + 03.htm + 04.htm + 05.htm + 06.htm

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