Chap.4 Les microorganismes utiles dans les aliments et l

Chap.4
Les microorganismes utiles dans les aliments et l’industrie
Biotechnologie
On utilise les microorganismes pour plusieurs recours dans les filières agro-alimentaire et
industrielle.
1). Les produits laitiers :
La fabrication du lait, du yaourt, du fromage fait intervenir une fermentation
homolactique au cours de laquelle le lactose du lait est métabolisé en acide lactique.
Le beurre est habituellement fabriqué à partir de crème pasteurisé à laquelle on a ajouté
un levain lactique. Ce levain consiste en une culture qui contient, entre autres,
Lactococcus cremoris et /ou Lactococcus lactis comme principaux producteurs d’acide
lactique, et Leuconostoc cremoris comme fournisseur du diacétyle. Le diacétyle et
l’acide lactique contribuent à la saveur et le diacétyle à l’odeur et le goût caractéristiques
du beurre. Ces substances et à cause du pH acide confère une protection contre les
germes indésirables.
Le fromage est obtenu par coagulation et fermentation du lait. Les différents types de
fromage reflètent les différentes sources de lait (laits de vache, de chèvre, etc.), les
différentes sortes de lait (lait entier, écrémé) et les différentes microorganismes utilisés-le
plus souvent des espèces de Lactococcus (Lc) et de Lactobacillus (Lb).
La fermentation abaisse le pH, aidant ainsi la coagulation initiale des protéines du lait. De
plus, des produits mineurs de la fermentation (comme l’acide acétique) donnent des
saveurs caractéristiques. Les fromages suisses comme la Gruyère et l’Emmental, le goût
typique d’acide propionique vient de l’emploi de Propionibacterium spp. Le fromage
(protéine coagulée, graisse) est séparé de la phase aqueuse (petit-lait), et peut alors subir
divers traitements comme le salage et la maturation.
On produit habituellement le yaourt à partir de lait pasteurisé à faible teneur en graisse
mais riche en constituants solides. Le lait est inoculé avec Lactobacillus bulgaricus et
Streptococcus thermophilus puis incubé à 35-45ºc pendant plusieurs heures. Le pH
descend à 4,3 environ et les protéines du lait coagulent. Les bactéries agissent de façon
coopérative : Lb. bulgaricus dégrade les protéines en acides aminés et peptides lesquels
stimulent la croissance de S. thermophilus ; l’acide formique produit par cette dernière
stimule la croissance de Lb. bulgaricus qui fournit la majorité de l’acide lactique.
Sans oublier les germes qui produisent la gélatine à grand intérêt dans les industries
alimentaires (Ex. crème au lait).
2). Le café et le cacao :
La fabrication du café à partir des fruits mûrs du caféier requiert en premier lieu
l’élimination d’un mésocarpe mucilagineux gluant qui entoure les deux graines du fruit.
On déchire l’enveloppe extérieure du fruit et on laisse fermenter le tout. Le mucilage est
dégradé à la fois par les enzymes du fruit lui-même et par des enzymes microbiens
extracellulaires. Avec les levures, les principaux organismes intervenant dans ce
processus sont des espèces pectinolytiques de Bacillus et Erwinia.
On obtient le cacao à partir des graines du cacaoyer dont le fruit est une cabosse
contenant jusqu’à 50 fèves recouvertes d’un mucilage blanc. Ce mucilage est fermenté
par les levures qui produisent de l’éthanol, et cet éthanol est oxydé en acide acétique par
certaines bactéries aérobies. Il y a d’autres organismes présents.
3). Les additifs alimentaires et les composés aromatiques :
Le glutamate monosodique, le « rehausseur universel de goût », est préparé à partir
d’acide L-glutamique, lequel s’obtient commercialement à partir de certaines bactéries
par exemple des souches de Corynebacterium glutamicum cultivées en aérobiose sur des
substrats tels que l’amidon hydrolysé.
La gomme de xanthane est un polysaccharide extracellulaire visqueux, synthétisé par des
souches de Xanthomonas campestris. Elle a de nombreux usages commerciaux- comme
agent gélifiant, stabilisateur du gel, épaississant et inhibiteur de cristallisation dans divers
aliments.
Les chercheurs sélectionnent des champignons connus par leurs odeurs (anis, amande,
géranium, banane, fraise, jasmin, etc…). Les espèces fongiques les plus odorantes
semblent être les macromycètes et les levures.
4). Le vinaigre :
Le vinaigre est produit par acétification de divers produits contenant de l’éthanol- vin,
cidre, bière. Sa fabrication consiste en un processus soigneusement contrôlé au cours
duquel, en anaérobiose, l’éthanol est oxydé en acide acétique par une espèce
d’Acetobacter. Le vinaigre fabriqué chimiquement (ex. : carboxylation du méthanol)
constitue un condiment non –fermenté.
5). Les levures dans les industries alimentaires :
Plus de 500 espèces de levures ont été décrites, mais l’espèce de loin la plus utilisée est
Saccharomyces cerevisiae dont diverses souches interviennent dans la préparation du
pain, vin, bière et d’autres boissons alcooliques. La production annuelle mondiale de
levure est supérieure à 2 millions de tonnes.
La levure se comporte de façon très différente selon qu’elle est, ou non, en présence d’air.
En anaérobiose, la levure catalyse la fermentation alcoolique, transformant une molécule
de glucose en deux molécules de CO 2 et deux molécules d’éthanol, ainsi qu’une
production faible d’énergie sous forme d’ATP.
Cependant en aérobiose elle produit beaucoup d’énergie.
A- La levure dans la panification :
La levure ajoutée à la farine produise de l’alcool du CO 2 ainsi que d’autres composés, en
faible quantité, qui contribuent à l’arôme et au goût du pain. La levure supporte 50ºc.
A la différence d’autres céréales, le blé possède des protéines particulières (gluten), qui
sont capables, lors du pétrissage de la pâte, de former un réseau capable de retenir le CO 2
et de s’étirer et former la structure alvéolée du pain. S. cerevisiae est dite la levure du
boulanger.
B- La levure dans les industries brassicoles :
La brasserie est grande utilisatrice de malt, qui se prépare à partir de l’orge. Le malt est
broyé donnant une farine grossière qui est mise au contact d’eau à 65ºc. Ce traitement a
pour effet de convertir l’amidon en dextrines et en sucres fermentescibles sous l’effet des
amylases présentes dans le malt. Par ailleurs, les protéases agissent sur les protéines et
polypeptides pour générer des acides aminés et peptides plus petits. Les acides aminés
non utilisés par la levure, ainsi que les petits peptides, contribuent à la saveur et à la
formation de mousse de la bière. Dans une phase ultérieure, on ajoute du houblon qui
confère l’amertume. Après des précipitations suivies de filtrations, le moût a une couleur
jaune dorée et est prêt pour la fermentation. Le choix de levure de fermentation est
important.
On a 2 types de fermentations : primaire dans laquelle la levure transforme le sucre du
moût en alcool et CO 2 et produits des substances aromatiques : esters, aldéhydes...La
fermentation secondaire ou maturation a aussi un impact sur la flaveur et l’arôme de la
bière. On distingue plusieurs espèces de saccharomyces : S. carlbergensis utilisée en
Europe et en Amérique du nord et S. cerevisiae populaire en Irlande et en Grande
Bretagne.
C- La levure en Œnologie :
En œnologie, on travaille traditionnellement sur un milieu non stérile. Les levures
ensemencées doivent être sous forme sèches actives. L’espèce la plus courante est S.
cerevisiae. A la fermentation alcoolique des moûts succède la fermentation malolactique.
Elle se déroule de façon spontanée grâce à l’action des bactéries malolactiques
essentiellement Leuconostoc. L’acide malique est transformé en acide lactique avec
libération de CO 2 sous l’effet de l’enzyme malolactique.
D- Production du cidre :
Le cidre est obtenu par fermentation d’un jus sucré obtenu par le pressage de pommes. La
microbiologie du cidre est voisine de celle du vin. Les levures intervenant dans la
fermentation alcoolique sont : G. Klœckera, S. ellipsoides, S. uvarum. Ces levures sont
celles retrouvées normalement sur les pommes. Une fermentation malolactique, qui est le
fait de Lb hétérofermentaire, et presque toujours observée. Le cidre est une boisson de
faible teneur en alcool (2 à 3 º).
E- Aliments fermentés:
Les fermentations microbiennes associées à la saumure ont été depuis longtemps et sont
encore utilisées dans le but de conserver un aliment. Un tempeh se présente sous la
forme d’un gâteau végétale recouvert et pénétré par le mycélium d’un champignon
appartenant qu G. Rhizopus. Selon la nature du végétal utilisé, on distingue différents
tempehs : le tempeh kedele est produit en Indonésie à partir du soja, le tempeh enthoe est
fabriqué avec de la noix de coco, le tmpeh bongkreg katjan à partir d’arachides.De
nombreuses variantes existent : au Japon, ce sont des graines de soja qui sont soumises à
l’action d’Aspergillus oryzae. La fermentation qui en résulte fournit le natto. En Chine,
le soja est transformé par un champignon du G. Mucor pour fournir le sufu. La sauce de
soja, enfin, résulte de la fermentation d’un mélange salé de soja et de blé par A. oryzae.
La préparation obtenue, le koji, additionnée de saumure, est mise à fermenter un an en
cuve. L’ensemble est pressé pour donner la sauce de soja, produit largement répandu
dans les pays orientaux.
La choucroute : le choux, coupé et salé est mis à macération puis à la fermentation. Le
salage sélectionne parmi la flore originelle les microorganismes utiles dans le processus.
Il s’agit d’une fermentation hétérolactique dans laquelle Ln mesenteroïdes puis Lb
plantarum et Lb brevis jouent le rôle essentiel. D’autres microorganismes interviennent
pour donner des composés d’arôme. Les choux fermentés subissent ensuite une cuisson.
6). Autres usages des microorganismes :
A- Acide lactique : quelques espèces du genre Rhizopus sont couramment utilisées
pour la production industrielle de cet acide. L’acide lactique qui peut être produit par
Lactobacillus trouve ses utilisations dans les domaines alimentaires comme acidifiant
des jus de fruits, sirops (acidifiant), industrie de textiles, et pharmaceutique (lactate).
B- Acide citrique : essentiellement Aspergillus niger et Saccharomyces lipolytica sont
capables de rendements industriels importants lorsqu ’elles sont placées dans des
mélasses (sirop brun provenant de la cristallisation du sucre) dans la production de cet
acide. Actuellement de nombreuses souches fongiques améliorées génétiquement sont
également capables de sécréter cet acide (Penicillium, Mucor…) mais, Aspergillus
niger et Saccharomyces lipolytica semblent avoir la faveur des industriels pour cet
acide dont les utilisations sont nombreuses dans l’industrie pharmaceutique
(comprimés effervescents, citrate), cosmétique (lotions astringentes, shampooings) et
alimentaire (boissons gazeuses, confiserie, conserverie).
C- Acide itaconique : il s’agit d’un diacide pouvant être facilement polymérisé à
cause de sa double liaison et utilisé comme résine pour remplacer l’acide acrylique.
Des souches mutantes d’Aspergillus terreus, cultivées sur mélasses, fournissent cet
acide qui, une fois purifié, intervient dans la fabrication de certaines dents artificielles
et de fibres synthétiques.
D- Acides aminés : les acides glutamiques et aspartiques sont notamment produits par
des espèces sélectionnées de Penicillium, Rhizopus, et trouvent leur utilisation comme
correcteur de goût (glutamate), en alimentation parentérale humaine ou en
cosmétologie. D’autres acides aminés importants sont produits par des bactéries
comme Corynebacterium
(glutamate) et Micrococcus, E.coli (thréonine
phénylalanine, lysine) et Bacillus subtilis.
E- Vitamines : le succès de la fermentation fongique se fait attendre ; encore peu de
souches de champignons sont actuellement utilisées en production industrielle de
vitamines, exception faite de : la thiamine (vitamine B1) et la riboflavine
(vitamine B2) et certains vitamines liposolubles. En règle générale, les
Actinomycètes (bactéries filamenteuses du G. Streptomyces et Nocardia)
semblent être les plus prometteurs pour cette production.
F- Enzymes : la liste des enzymes produites à grande échelle par les champignons
Citons : les amylases par Aspergillus, Invertases (hydrolyse du saccharose en
glucose et fructose utilisé en confiserie) par Candida, Alternaria, Penicillium ;
enzymes protéolyitques et pectinolytiques. On cite la papaïne (Carica papaya), la
ficine (Ficus carica), la broméline (Ananas).
G- Bioconversion : utiliser les champignons afin de bio transformer grâce à son
action métabolique des matières premières en molécules plus intéressantes,
notamment en médicaments. Un grand nombre de réactions chimiques
(hydroxylation, phosphorylation, oxydation, réduction…) est ainsi réalisé par des
micromycètes (Curvularia, Rhizopus, Aspergillus, Fusarium). Citons par exemple,
la conversion des stéroïdes, dans laquelle la 11α-hydroxylation du noya stéroïdien
conduit à l’hydrocortisone et à la prednisolone.
H- Molécules thérapeutiques diverses : Le criblage systématique des
champignons sauvages en vue de mettre en évidence des activités
pharmacologiques diverses est entrepris à grande échelle :
-recherche d’immunomodulants au premier rang desquels il faut placer la
Cyclosporine, immunodépresseur majeur sécrété par Tolypocladium infantum, et certains
immunostimulants.
-recherche des antiviraux (contre les Herpetoviridae) avec le genre
Macrocystidia. (Entolomatale).
-recherche des anti-inflammatoires, antitumoraux, antidiabétiques (insuline) se
fait par génie génétique à travers les protéines recombinantes.
-Antibiotiques (cf. dans le cours de bactériologie clinique).
-Alcaloïdes (cf. au chapitre : Mycotoxines).
I- Alcools et solvants industriels : Les principaux alcools, aldéhydes ou cétones
utilisés en très grande quantité par tous les secteurs de l’industrie ne sont pas
fabriquées par voie biotechnologique, car les techniques de production à partir
des matières végétales et de la pétrochimie sont actuellement plus faciles à
mettre en œuvre et donnent des rendements supérieurs à ceux qu’on peut
attendre de la véritable fermentation biologique. Cependant, des substances à
plus haute valeur ajoutée (xylitol, dihydroxuacétone) commencent à être
produites par des levures améliorées appartenant aux genres Candida,
Saccharomyces, Debaryomyces. Une mention peut être faite d’une
dégradation de déchets cellulosiques (bois de landes) par Trichoderma, puis
par des levures, qui donne un mélange (acétone, butanol, éthanol). Ce dernier
peut être ajouté au carburant pour automobiles, augmentent ainsi l’incidence
d’octane abaissé par la suppression du plomb.
J- Insecticides biologiques (bio-pesticides ou bio-insecticides) : Ce sujet
particulièrement important depuis quelques années, principalement en raison
de la prise de conscience de la population du danger que représente, aussi bien
pour l’homme que pour la flore et la faune environnantes, l’utilisation des
pesticides et herbicides. Sans vouloir en supprimer l’utilisation, on a donc
cherché à en réduire les effets nocifs et à remplacer partiellement certaines
substances chimiques phytosanitaires par des microorganismes pathogènes
pour les ravageurs ; cette lutte biologique ne pouvant, à elle seule, répondre à
tous les besoins, elle est aujourd’hui un moyen de complémenter la lutte
chimique en un plan général appelé lutte intégrée.
Des préparations à base d’Arthrobotrys et de Dactylaria ont été proposées comme
nématicides. De même, l’utilisation de certains entomophthorales a été envisagée dans la
lutte contre les mouches et les papillons. Si les bactéries et les virus viennent en tête des
microorganismes utilisés, certaines espèces fongiques permettent de lutter spécifiquement
contre tel ou tel agent phytopathogène (Beauveria, Metarhizium). Récemment, se sont
développé des recherches dirigées, non plus uniquement contre les vecteurs des grandes
maladies parasitaires humaines et animales. Certains Cœlomomyces, champignons
appartenant aux Chytridiomycètes, sont actuellement à l’étude pour mettre en évidence
une activité insecticide contre les moustiques vecteurs du paludisme, de la dengue
(catégorie des virus causant les fièvres hémorragiques) et de la filariose. La bactérie
Bacillus thuringiensis produise divers types de protéines cristallines insecticides
appelées Cry, types I-IV, utilisées contre les insectes nuisibles à toute une série de
produits agricoles. Elles sont spécifiques à la sporulation, produites sous forme de cristal
parasporal à proximité de l’endospore. Certaines souches de cette bactérie avec B.
sphaericus et Clostridium bifermentans produisent des toxines qui tuent les moustiques,
vecteurs des maladies parasitaires. Un autre exemple de la défense naturelle, c’est
l’introduction dans la viticulture d’une bactérie endophyte : Burkholderia phytofirmans.
Les vignes sont attaquées par un homoptère Phylloxera vastatrix .De même, l’espèce
Photorhabdus luminescens qui libère une toxine tuant les insectes ravageurs ou les
vecteurs des maladies parasitaires. Cette toxine est connue de la famille des
Cyclomodulines. Les insectes de choix pour les essais in vitro sont les genres Locusta et
Spodoptera
K- Biomasse : fait appel à l’utilisation de la biomasse elle-même, ce gâteau de
cellules fongiques agglomérées, à la sortie des filtres presses. Principalement
appliquée aux levures, cette biomasse peut être utilisée :
*vivante : S. cerevisiae (levure de la bière ou du boulanger), S. boulardii
(médicament prescrit pour remplacer provisoirement les bactéries intestinales
détruites par une antibiothérapie prolongée).
*tuée : c’est l’exemple classique de la « levure-aliment », appartenant au
groupe communément appelé les POU (Protéines
d’Organismes
Unicellulaires) en raison de sa valeur nutritionnelle protéique importante (50g
de protéines pour 100g de levures). Ayant suscité beaucoup d’espoirs dans les
années 1970, notamment pour complémenter les rations alimentaires des
populations souffrant de malnutrition protéique (kwashiorkor) et
d’avitaminose B dans les pays en voie de développement, la levure-aliment est
aujourd’hui victime de la concurrence du soja américain.
7). «Levain » de panification.
Il s’agit à la base, d’un mélange de farine de blé ou de seigle, du sel et de l’eau potable
soumise à une fermentation lente (24 à 48 h) initiée par des levures et des bactéries
lactiques contenues dans la farine C’est le levain chef. Il est utilisé comme inoculum pour
la fabrication du pain. Le développement et l’activité des levains sont maintenus par une
incorporation périodique et répétée de farine et d’eau à la température ambiante entre 20
et 35°C. Cette opération s’appelle le rafraîchi. Ainsi, les microorganismes continuent à
produire des acides. Le levain suffisamment actif, prêt à être incorporé dans le pétrissée
est appelé « levain tout point ».
Pratiquement, une classification en trois types de fermentations a été proposée par des
chercheurs allemands:
Le type I : avec des levains maintenus par une inoculation répétée à la température
ambiante (20-30°C) selon les procédés traditionnels (rafraîchi) où les microorganismes
montrent une activité métabolique accrue, le type II : levains avec une période longue et
des températures élevées de fermentation (plus de 5 jours) et une teneur en eau plus
élevée, principalement, utilisée dans les procédés industriels pour l’acidification des pâtes
et le type III: levains qui sont initiées par des cultures starters définies généralement
utilisées comme suppléments pour augmenter l’acidité et améliorer les propriétés
aromatiques. Dans ce type les levains sont généralement déshydratés et sont obtenus par
séchage des levains naturels. Ces levains ont une activité bactérienne assez faible
Un levain peut être préparé à partir des bactéries lactiques sélectionnées, seules ou en
mélange avec des levures, permettant d’ensemencer une pâte en vue de l’élaboration
rapide d’un levain Dans ce cadre, on distingue deux types de ferments: les levains
liquides et les starters lyophilisés.
Un levain naturel de panification est constitué d’un équilibre entre les bactéries lactiques
et les levures avec un ratio moyen de 109 / 107 UFC/g respectivement. C’est les bactéries
lactiques qui dominent dans les pains aux levains .Ces germes préexistants dans la farine
sont également apportés par l’air ambiant et le milieu du travail
Tableau : La diversité des flores des levains naturels
Levains
étudiés
Levains
français
et
marocains
Bactéries lactiques
Homofermentaires
Lb plantarum
Lb delbrueckii
Pc pentosaceus
Lc lactis subsp. lactis
Lb sakei
Lb curvatus
Levains
français
Lb plantarum
Lb casei
Lb delbrueckii sp.
Pediococcus
Levains
italiens
Lb plantarum
Lb farciminis
Levains
allemands
Lb crispatus
Lb delbrueckii sp.
Levains
allemands
Lb amylovorus
Lb delbrueckii sp.
Lb acidophilus
Lc lactis
Levains
italiens
Lb plantarum
Lb alimentarius
Lb acidophilus
Lb delbrueckii subsp.
delbrueckii
Lc lactis
Levains
français
Lb plantarum
Pc pentosaceus
Levains
grecs
Lb paralimentarius
Levains
allemands
Lb crispatus
Lb johnsonii
Hétérofermentaires
Lb brevis
Lb brevis subsp. lindneri
Ln mesenteroïdes
Ln mesenteroïdes subsp.
dextranicum
Ln citreum
Lb brevis
Lb sanfranciscensis
Lb fermentum
Lb buchneri
Lb fructivorans
Lb brevis subp. lindneri
Lb brevis
Lb sanfranciscensis
Lb fermentum
Lb fructivorans
Lb pontis
Lb brevis
Lb sanfranciscensis
Lb fermentum
Lb fructivorans
Lb pontis
Lb panis
Lb brevis
Lb sanfranciscensis
Lb fermentum
Ln citreum
Weissella confusa
Lb brevis
Lb sanfranciscensis
Lb buchneri
Lb brevis
Lb sanfranciscensis
Weissella cibaria
Lb mindensis
Lb sanfranciscensis
Lb fermentum
Lb frumenti
Lb reuteri
Lb pontis
Lb panis
Levures
Auteurs
Non identifiées
Bervas, 1991
Saccharomyces
Candida
Torulopsis
Larpent,
1992
S.cerevisiae
C.krusei
S.exiguus
H.anomala
Gobetti et al.,
1996
Non identifiées
Vogel et al.,
1999
Non identifiées
Vogel et al.,
1999
S.cerevisiae
C.krusei
S.exiguus
S.cerevisiae
S.exiguus
C.tropicalis
C.holmii
C.krusei
Corsetti
al., 2001
et
Roussel
et
Chiron, 2002
Non identifiées
De Vuyst et
al., 2002
Non identifiées
Meroth et al.,
2003
Lb: Lactobacillus, Lc: Lactococcus, Ln: Leuconostoc, Pc: Pedioc occus, S:Saccharomyces, C:Candida, H: Hansenula, Sp: species
8). L’exploitation minière biologique « Biomining » ou Biolixiviation.
Pendant de nombreuses années, les bactéries chimiolithotrophes, en particulier
Thiobacillus ferrooxidans ont été utilisées pour extraire certains métaux de minerais de
faible qualité. Aujourd’hui, ce processus de Biolixiviation ou Biomining est d’un plus
grand intérêt parce que beaucoup de sources de minerais riches sont épuisées. On estime
la production mondiale de cuivre biolixivié, par exemple, à plus d’un million de tonnes
par an.
On peut récupérer le cuivre, à partir de minerais de faible quantité contenant la
chalcopyrite (CuFeS 2 ). Essentiellement, on laisse percoler (circulation à travers une
substance poreuse, sous l'effet d'une pression), avec recyclage répété, un liquide
contenant de l’acide sulfurique et des bactéries chimiolithotrophes, à travers un tas de
minerai broyé. Les ions (Fe2+, S2-) sont lessivés du minerai et oxydés par les bactéries
respectivement en ion ferrique et en sulfate. Il en résulte une solubilisation
supplémentaire d’ion ferreux et de cuivre comme le sulfate de cuivre. Ainsi, le processus
s’auto-entretient. Divers éléments nutritifs sont fournis par le liquide et /ou par le minerai
lui-même. Le cuivre du lixiviat (jusqu’à 5g/l) est enlevé périodiquement par électrolyse
par exemple. Le métabolisme bactérien maintient une température d’environ 50ºC et le
flux d’air ascendant dû à la convection assure les conditions aérobies nécessaires.
La lixiviation du sulfure de cuivre à pH très bas (avantageux parce qu’il inhibe la
précipitation du FeIII) est réalisée par certaines souches étroitement apparentées à T.
thiooxydans. L’identification des organismes lixiviants se fait par caractérisation de la
région qui sépare les gènes des ARNr 16S et 23S.
L’étude de la chimie du soufre dans la lixiviation bactérienne suggère que la lixiviation
de la pyrite implique un processus cyclique de dégradation, où Thiosulfates et
polythionates apparaissent comme produits intermédiaires. Les ions ferriques, produits
par l’oxydation bactérienne de l’ion ferreux, jouent un rôle actif en oxydant pyrite et
thiosulfate-le métabolisme lithotrophe de la lixiviation bactérienne assurant une
fourniture constante de ces ions.
Ces dernières années, on a eu recours à la biolixiviation (Afrique du Sud, Brésil,
Australie) comme traitement préliminaire à l’extraction de l’or, de minerais. L’or ne peut
être solubilisé à partir de ces minerais, par la méthode habituelle (emploi du cyanure),
parce qu’il y est enchâssé dans une matrice protectrice. Le minerai broyé est donc soumis
à l’activité bactérienne.
On ajoute Thiobacillus spp, une bactérie capable de dégrader les silicates et
Acidithiobacillus ferroxidans, responsable de la bio détérioration du béton armé : il oxyde
les composés soufrés en présence de l’oxygène et produit de l’acide sulfurique corrosif.
9). Les poudres à lessiver biologique
Les poudres à lessiver biologiques contiennent généralement des enzymes appelées
« Subtilisines », produites par des espèces de Bacillus. L’une d’elles « Subtilisine
Carlsberg ». Les poudres contiennent des agents qui adoucissent l’eau en chélatant les
ions calcium.
10). Environnement
Utilisation des organismes sensibles à la présence des polluants atmosphériques comme
les champignons pour la dégradation des hydrocarbures et des dérivés chlorés.
Développement de la phytoextraction des métaux lourds comme le mercure, le cuivre,
l’uranium en utilisant des Brassicaceae modifiées par fusion des protoplastes ou par
tansgenèse. Les microorganismes peuvent être utilisées comme biocatalyseurs éliminant
les métaux lourds des eaux résiduelles.
Le traitement des eaux usées se fait en aérobiose ou en anaérobiose qui consiste à l’ajout
des bactéries (filtre biologique ou lit bactérien). Comme bactéries citons : (Zoogloeae
ramigera, Acinetobacter spp. Alcaligenes spp, Clostridium spp, Bacteroïdes spp.)
Les microorganismes décomposeurs (biodégradables) utilisées dans le recyclage des
déchets urbaines, les bactéries dégradant les carburants et les déchets pétroliers
(Garciella nitratireductans et Petrobacter succinatimandens) le béton, les motifs et les
enceintes fortifiées dans les muséums archéologiques (libèrent des acides organiques
potentiellement agressifs pour la matrice cimentaire).
La dégradation des reliquats anthropologiques des cadavres humains et animaux ainsi que
les débris végétaux (champignons et bactéries).
Les cycles géochimiques font intervenir les microorganismes (cycle d’azote, de carbone,
d’oxygène, de soufre, CO 2 ).
La production de bio-hydrogène se produit à partir des matières organiques, se fait à
partir des MEC ou Microbial Electrolysis cells. Dans un électrolyseur, l’oxydation des
acides acétiques et butyriques à l’anode par les bactéries alors que la cathode assure la
réduction d’eau. Le biofilm microbien à l’anode jouant un rôle électro-catalyseur. Ce
processus demande une faible tension.
11). L’activité anti-microbienne
Les bactéries lactiques ont un rôle fondamental dans l’inhibition des flores non lactiques,
dont certaines sont préjudiciables à la qualité du pain. Cette action est due à
l’abaissement du pH (qui inhibe la croissance de la plupart des germes non lactiques), à la
toxicité propre de l’acide lactique, mais aussi à la sécrétion de bactériocines (facteurs
bactéricides) et des substances antifongiques.
-L’activité anti-bactérienne:
A côté des composés comme les acides organiques, le peroxyde d’hydrogène et le
diacétyle, les bactéries lactiques des levains inhibent les germes indésirables en
produisant des Bactériocines comme la plantaricine libérée par Lb. plantarum ST31, la
diversine par Carnobacterium diversus, des substances dites bactériocines-like (BLIS)
comme le BLISC57 de Lb. sanfranciscensis C57 et des antibiotiques comme la
reutericycline produite par Lb. reuteri LTH2584.
Saccarhothrix algeriensis libère des molécules bioactives naturelles, des antibiotiques de
la famille de dithiolopyrrolones, telle que la thiolutine, applicable dans le domaine de
l’agrochimie.
-L’activité antifongique:
Des substances comme l’acide phényllactique et l’acide 4-hydroxy-phényllactique isolées
des souches de Lb. plantarum 21B et 20B ont montré une activité inhibitrice contre
Aspergillus, Penicillium et Monilia. Par ailleurs, une gamme d’acides organiques tels que
les acides:
Acétique, formique, caproïque, propionique, butyrique et valérique libérées par Lb.
sanfranciscensis CB1, possèdent le même effet contre Aspergillus, Fusarium, Penicillium
et Monilia. Ces acides agissent d’une manière synergique.
Actuellement l’étude des conservateurs biologiques est en plein essor et contribue à
remplacer les additifs chimiques par ce qui est naturel et préserve les produits laitiers, le
saumon fumé et autres de l’attaque des germes hautement pathogènes et altérantes
comme Listeria monocytogenes et les espèces de Clostridiums.
12). L’ensilage
Une méthode traditionnelle de conservation du fourrage, permet de nourrir le bétail
pendant les mois d’hiver lorsque la végétation est relativement rare. Elle consiste
essentiellement à stocker le fourrage finement coupé dans des conditions anaérobies et à
le laisser fermenter. Il y a des bactéries comme Lactobacillus métabolisent les sucres
principalement par fermentation lactique. L’acide lactique produit abaisse rapidement le
pH à 4 inhibant ainsi des organismes comme Clostridium qui sont cela, provoqueraient de
la putréfaction. Ceci contribue à conserver leur valeur nutritive aux produits agricoles.
L’acidité aide aussi à inhiber la croissance de Listeria monocytogenes.
13). « Le Biopol » ou les plastiques à partir des bactéries :
Le PHB, polymère naturel de stockage chez les bactéries est à la base d’un nouveau
plastique biodégradable, le biopol. L’homopolymère se forme lorsqu’ Alcaligenes
eutrophus emploie le glucose comme seule source de carbone. Quand le milieu de culture
reçoit les suppléments aaronides, A.eutrophus fabrique des copolymères
d’hyrdoxybutyrate et d’hydroxyvalérate. Les granules intracellulaires de polymère sont
récoltés et purifiés en une fine poudre blanche. Le Biopol peut servir à fabriquer des
conteneurs, des moulages, des fibres, des films et des revêtements. Il se prête aux
processus du moulage par injection et par soufflage. Il est complètement dégradable après
un simple broyage.
Actuellement après avoir modifié les gènes, une plante Aabidopsis thaliana, produit le
PHB. De ce fait, on essaie d’utiliser d’autres plantes transgéniques telles que Brassica
napus (colza).