Bulletin des BioTechnologies Septembre 2002








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L'Agroalimentaire


90. Lactococcus lactis DPC5598 est une construction libre de tout plasmide dérivant de la souche DPC4268 porteuse de quatre grands plasmides, et largement utilisée dans la production du Cheddar. Ceci est intéressant, d'une part pour étudier les fonctions du seul chromosome de cette bactérie, mais devrait, d'autre part, également permettre d'ajouter une fonction souhaitée après l'autre. En effet DPC5598 est transformable avec la même efficacité que la souche très utilisée en laboratoire, L.lactis MG1614. M Trotter et al.; Journal of Applied Microbiology 93 (JUL02) 134-143. Dans cet esprit on a, ainsi, pu assigner de façon précise les fonctions aux différents plasmides, dont deux résistances aux phages.

L'analyse du génome par électrophorèse en champ pulsé montre qu'il est apparemment différent de ceux de L.lactis MG1614 et L.lactis IL1403 récemment séquencé.

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91. La bière est un produit que l'on peut considérer comme hygiénique dans toutes les parties du monde, dans la mesure où son acidité et la présence d'essences de houblon (quand on en met) empêche les pathogènes de proliférer. Par contre, des bactéries lactiques comme Lactobacillus plantarum contaminant des bières entraînent des défauts organoleptiques prononcés. Pasteur avait d'ailleurs fait un très mauvais sort aux bactéries lactiques dans l'esprit du public à ce propos. L'inactivation de cette bactérie par champ électrique pulsé (PEF) a été analysée par des chercheurs berlinois (pour les PEFs voir le Bulletin de Juin §109 et le § de ce numéro).

Au dessous d'un certain seuil (13 kV/cm et 64 kJ/kg) la bactérie est inactivée, mais pas tuée, et l'effet est réversible. Au dessus les dommages membranaires sont létaux. La présence de nisine ou d'extrait de houblon (dont c'est la principale fonction en dehors de l'amertume) augmente l'effet des PEFs et le rend durable. Ce type de techniques devrait permettre de ne plus pasteuriser la bière. Encore faudrait-il que le coût ne soit pas trop prohibitif. HM Ulmer et al.; Journal of Applied Microbiology 93 (AUG02) 326-335.

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92. On trouvera dans BIO Ade-Omowaye et al.; Trends in Food Science & Technology 12 (AUG01) 285-295, une revue sur la déshydratation des aliments, et plus particulièrement sur l'utilisation des champs électriques pulsés pour amélioré la déshydratation des fruits et légumes. Elle fait le tour des techniques actuellement développées. Les techniques conventionnelles (essentiellement thermiques et donc énergivores, mais aussi osmotiques) entraînent des défauts, comme des décolorations et des changements de structure et de goût. Réduire le temps de séchage à froid est un objectif recherché. C'est, en fait, une technique dérivée des techniques moléculaires de perméabilisation des membranes. Celle-ci peut être assurée pendant des durées allant de la milliseconde à la minute. Mais, comme l'indique cette échelle, cette technique doit être adaptée à chaque matériel (car il faut préserver beaucoup de choses) et aux traitements ultérieurs, ne serait-ce que la réhydratation par le cuisinier ou par l'industriel qui les utilise dans des aliments élaborés.

Le problème des séchages thermiques est qu'il faut assurer un compromis entre un temps de traitement réduit et une température maximale qui ne puisse dégrader les constituants du matériel (réduire le temps suppose élever la température).

Les autres techniques peuvent être conçues comme assurant, à la fois, la perméabilisation des cellules du produit et la génération de stress pour les microorganismes, de façon à limiter leur prolifération. On peut, par ailleurs, considérer des prétraitements facilitant le séchage thermique ou complètement autonomes.

La déshydratation osmotique consiste à immerger le produit biologique dans une solution hypertonique de sels ou de sucre. C'est malheureusement, un procédé lent, et il faudrait l'accélérer pour éviter des détériorations durant les phases intermédiaires du traitement. Un prétraitement pourrait donc être utile. On a essayé beaucoup d'astuces pour y arriver avec utilisation de produits à surmaturité, traitement au SO2, blanchiment, etc…mais le simple énoncé montre les limites de ces techniques.

Les traitements par champs électriques pulsés a d'abord été envisége dans la désinfection à basse température. Elle se prête également bien à la disruption des cellules, plus particulièrement végétales en un temps très court. On utilise usuellement des chocs de 1,5–3.,0 kV/cm répétés 15 à 30 fois. La technique a l'avantage de bien se prêter à un traitement en continu. On peut cependnt envisager une inactivation des enzymes comme dans le blanchiment. Mais il faudrait disposer d'une méthode simple pour mesurer l'évolution des produits pendant le traitement pour pouvoir l'optimiser. La technique a montré ses avantages comme prétraitement avant déshydration osmotique. Elle facilite la sortie de l'eau sans permettre l'entrée de trop de soluté dans le produit, ce qui limite les altération organoleptiques et réduit le temps de séchage de plus de 20%. La différence de potentiel est un facteur important, le nombre de décharges n'est pas critique. L'aide appportée à la réhydratation semble moins évidente.

Il reste beaucoup à faire pour optimiser le procédé, ne serait-ce qu'en améliorant nos connaissance sur les bases de la perméabilisation qu'on attribue à la création de pores. On les utilise mais on ne les connait pas.

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93. La qualité des aliments congelés dépend à la fois de la congélation et de la décongélation, comme tout cuisinier peut le remarquer.

Une revue de B Li et al.; Journal of Food Engineering 54, n°3 (SEP02) 175-182, traite des procédés rapides de congélation et de décongélation des aliments avec la congélation sous pression, la déhydrocongélation et l'utilisation des protéines de nucléation de la glace ou les protéines antigels.

Les problèmes bien connus sont celui d'une part de la formation de cristaux de glace qui déstructurent les tissus, et la concentration des solutés exclus par la congélation de certaines parties du produit qui créent des hyperosmolarités locales, retardant la congélation dans le reste, puis donnant des produits ne se redissolvent éventuellement pas à la décongélation (voir les glaçons de l'apéritif dont le carbonate de calcium précipite à la décongélation), ce qui fait que, sans précautions, le produit, à la décongélation, n'est plus le même qu'à la congélation.

La décongélation sous hautes pressions et sous micro-ondes, la décongélation ohmique ou acoustique ont été essayées. La décongélation libère de la chaleur (la chaleur latente de l'eau), il faut donc parfois décongeler à basse température pour éviter un échauffement et une déshydratation excessive du produit.

Si on considère le diagramme de phase de l'eau on comprend facilement le rôle de la pression. L'eau augmente de volume en se congélant à pression atmosphérique (voir les tuyaux oubliés du jardin en hiver). Ceci est dû à la formation de la glace I. Celle-ci est exceptionnellement moins dense que la forme liquide. Le volume gagne brutalement 9% à la congélation à. A –20° (température du congélateur classique) le gain de volume est de 13%. Ceci cause, en soi, des dommages mécaniques dans les tissus. La pression va engendrer d'autres formes de glace (glaces II à IX). Celles-ci conservent leur volume lors de la congélation. On peut même envisager de travailler à température ordinaire (mais sous pression) car, à 900 MPa, l'eau y est sous forme de glace VI, donc sans aucun refroidissement. La congélation a lieu alors uniformément dans tout l'échantillon, ce qui serait intéressant pour de gros volumes où les transferts de chaleur sont trop lents (même avec l'azote liquide). Mais ces pressions sont bien élevées pour un usage courant. On peut même utiliser la mise sous pression à 200 MPa accompagnant un refroidissement à –20° sans aucune formation de cristaux de glace, suivi d'un retour à la pression normale (0,1 MPa). Ceci a été démontré avec succès pour des pêches et des mangues. Le principal obstacle est l'investissement en capitaux, car des aciers spéciaux sont nécessaires du fait des pressions utilisées.

On peut encore améliorer la transition en enlevant une partie de l'eau avant congélation (dehydrofreezing). Cela a été utilisé avec succès pour des légumes et des fruits, déshydratés osmotiquement, avec des solutions de saccharose pour les fruits, et de NaCl pour les légumes. On a moins d'eau à congeler, ce qui accélère le processus. Un intérêt supplémentaire est de ne pas avoir à transporter et stocker l'eau congelée.

Les protéines antigels permettent d'abaisser (un peu) la température de congélation et surtout de retarder la recristallisation de l'eau dans les produits congelés. Mais il n'y a guère d'application commerciales connues. L'une d'entre elles seraient d'éviter cette recristallisation dans les glaces et sorbets. La petite taille des cristaux est importante pour la sensation "lisse" de la glace dans la bouche. Le procédé a d'ailleurs été breveté en 1992. On a, par ailleurs démontré que l'injection de ces protéines avant abattage de bovins ou ovins facilite une décongélation sans exsudation des viandes.

Les protéines de nucléation de la glace élèvent la température de congélation et réduisent les phénomènes locaux de surfusion . Des échantillons de blanc d'œuf placés à -10 °C présentent des surfusions jusqu'à –6°. L'addition de protéines de nucléation d'Erwinia atténue nettement cette surfusion. Curieusement ces protéines extra-cellulaires n'ont pas d'effet sur du beefsteack haché. Le blanc d'œuf évoqué plus haut peut ne congeler qu'à –15°. En présence de ces protéines il congèle à –3° et développe de longues aiguilles de glace qui structurent l'albumine (il n' y a pas de problèmes de structures cellulaires à conserver dans ce cas).

Pour l'instant ces deux types de protéines sont bien disponibles commercialement, mais à un prix exorbitant.

La décongélation sous pression permet de décongeler à plus basse température et d'éviter une déshydratation excessive. La décongélation dans ces conditions ne requiert que 30% du temps d'une décongélation classique.pour de la viande de bœuf. Mais on observe une décoloration de la viande, ce qui est fâcheux.

La décongélation par micro-ondes est largement pratiquée dans les foyers éclairés sur les conseils des emballages de surgelés. Elle tire, on le sait, son intérêt du fait que c'est une excitation des molécules d'eau par les longueurs d'onde utilisées qui chauffe en profondeur Il faut cependant éviter les surchauffes locales, car on perd facilement de l'eau par évaporation et entraîne des dégâts thermiques. Il faudrait avoir un suivi de la température adaptant la puissance de l'engin à son évolution pour obtenir un chauffage uniforme. Ceci serait possible sur le plan industriel.

La décongélation ohmique transforme le produit à décongeler en résistance électrique. En appliquant un voltage adéquat, on chauffe uniformément le produit à condition qu'il soit un tant soit peu conducteur.

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Les Probiotiques, Prébiotiques et Nutraceutiques

95. Le tractus gastrointestinal (GI) humain est associé à des populations microbiennes complexes, luminales ou associées aux muqueuses, et aux résidus dans le colon. Celle de l’intestin moyen est relativement uniforme, mais distincte de celle de la partie terminale du colon.

L'analyse des gènes des rARN 16S indique que la communauté associée aux muqueuses est spécifique de l'individu, ce qui indique des facteurs de l'hôte pilote cette flore. Les profils des Lactobacillus (surtout des Lactobacillus gasseri) sont relativement simples et se retrouvent pour l'essentiel dans les fæces. EG Zoetendal et al.; Applied and Environmental Microbiology 68 (JUL02) 3401-3407.***

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97. L'action anti-inflammatoire de la théophylline du thé vert est connue, mais le mécanisme en est totalement ignoré. On sait que de faibles doses ajoutée aux corticostéroïdes permet de limiter les accès d'asthme. Les corticostéroïdes agissent, au moins en partie, en facilitant le recrutement d'histone-désacétylases (HDACs) aux sites chromatiniens où les gènes actifs dans l'inflammation sont exprimés. Il y a, alors, inhibition de l'acétylation des histones nécessaires à ces transcriptions. On vient de montrer que la théophylline a une action similaire et facilite le recrutement des corticostéroïdes. Il y a donc coopération entre les deux. K Ito et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 99 (25JUN02) 8921-8926.

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98. On sait que la caféine (voir le §59), aux doses d'un consommateur moyen, se lie à deux protéines réceptrices de l'adénosine A1 et A2A qu'elle bloque à la surface de certains des neurones qui régulent les mouvements volontaires. Ces cellules ne peuvent alors plus inhiber ces mouvements et ceci de façon durable.

L'adénosine est un neuromodulateur qui affine les signaux des neurotransmetteurs. De tels modulateurs se fixent sur des récepteurs couplés à des protéines G, commutateurs moléculaires classiques impliquées dans de nombreuses voies de signalisation intracellulaires. M Lindskog. et al.; Nature 418 (15AUG02) 774-778 montrent que la caféine perd ses effets stimulants chez des souris dont la phosphoprotéine DARPP-32 (Dopamine- and cyclic AMP-Regulated PhosphoProtein de 32 kDa) a été éliminée. Il en est de même pour l'agoniste CGS 21680.

La caféine accroît le niveau de phosphorylation de DARPP-32 au niveau de la Thr75. Mais cette élévation est due beaucoup plus à l'inhibition de la déphosphorylation de la Thr75 par la PP-2A qu'à une phosphorylation par Cdk5.

On développe, effectivement, des bloqueurs de A2A pour traiter la maladie de Parkinson comme SCH 58261. Voir également le commentaire de JM Vaugeois; Nature 418 (15AUG02) 734-736.

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99. Des chercheurs de Novo-Nordisk ont utilisé deux souches de Lactobacillus helveticus pour produire un lait fermenté riche en inhibiteurs de l'ACE (Angiotensin-Converting Enzyme). On constate effectivement une baisse de la tension artérielle après consommation immodérée de ce breuvage. A Fuglsang et al.; Applied and Environmental Microbiology 68 (JUL02) 3566-3569.

L'enzyme convertit l'angiotensine I (inactive) en angiotensine II (active). Elle inactive également la bradykinine qui augmente, en synergie avec les prostaglandines, la perméabilité des capillaires. Des inhibiteurs de cette enzyme se forment lors de certaines fermentations lactiques. Ceci est dû à l'intervention de protéases bactériennes sur les protéines du lait (essentiellement la caséine). Ce sont de petits peptides comme Ile-Pro-Pro et Val-Pro-Pro. Ces protéases sont peu spécifiques et les peptides inhibiteurs connus d'ACE sont finalement variés Ile-Tyr et Lys-Val-Leu-Pro-Val-Pro en font partie. On est donc conduit à essayer d'en faire un catalogue. Il faut, en gros, des groupements amine libres.

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100. Les yaourts contenant des Lactobacillus bulgaricus et Streptococcus thermophilus vivants sont beaucoup plus efficaces dans la protection contre l'intolérance au lactose que des yaourts où ces bactéries sont inactives. De plus on observe une immunostimulation. Les chercheurs de l'INRA à Jouy et de Danone au Plessis-Robinson, montrent qu'un Lactobacillus casei franchit sans trop de dégâts la barrière gastrique chez des souris dont la flore intestinale est humaine. Il survit mais ne s'implante pas. Ceci a été vérifié en examinant s'il continue à expripmer un gène marqueur de résistance à un antibiotique et un gène lux. R Oozer et al.; Applied and Environmental Microbiology 68 (JUL02) 3570-3574.

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La sécurité alimentaire

101. Des chercheurs de l'Ecole Vétérinaire de Lyon ont recherché la présence des souches VTEC d'Escherichia coli produisant la vérotoxine et d'E.coli O157:H7 dans les viandes de porc en France. Ils ont analysés des carcasses, mais aussi des surfaces de travail des abattoirs. Leurs conclusions sont que l'on en trouve à peu près dans un échantillon sur cinq mais, que si beaucoup portent le gène stx, les autres gènes de virulence sont absents. Ceci limite les risques. J Bouvet et al.; Journal of Applied Microbiology 93 (JUL02) 7-14.

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102. Les Arcobacter sont des Campylobacter aérotolérants. On les a, parfois, accusé d'être la cause d'indispositions d'origine alimentaire, mais sans preuves définitives. On les observe régulièrement dans la viande de porc et de volaille, ainsi que dans l'eau.

Une revue sur ces bactéries est parue dans CA Phillips; Trends in Food Science & Technology 12 (AUG01) 263–275.

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104. Les poissons pas frais d'Ordralphabetix sont toxiques du fait de la formation d'histamine. Celle-ci dérive par décarboxylation bactérienne de l'histidine libre dans les muscles du poisson. Ce phénomène est particulièrement fréquent chez les Scrombresocidés et les Scombridés (maquereau et thons, par exemple). Ce sont des bactéries entériques qui sont les principaux responsables, et on a accusé Klebsiella pneumoniae et Klebsiella oxytoca. A tort, affirment des chercheurs japonais qui, eux, accusent Raoultella planticola (alias K..planticola) et Raoultella ornithinolytica (alias K.ornithinolytica). C'est l'outil de diagnostic commercialisé API 20E (Biomérieux), communément utilisé, qui induiraient cette confusion fâcheuse pour le poisson "sashimi-grade" des restaurants japonais qui se respectent. Seules ces bactéries possèdent les gènes hdc de l'histidine décarboxylase pyridoxal phosphate-dépendante. M Kani et al.; Applied and Environmental Microbiology 68 (JUL02) 3462-3466.

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