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Pourquoi les bactéries produisent-elles H₂O₂ ?

Pourquoi les bactéries produisent-elles H₂O₂ ?


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J'ai récemment lu que les personnes présentant un déficit en NADPH oxydase (maladie granulomateuse chronique CGD) ont tendance à être infectées par des organismes catalase positifs. La NADPH oxydase aide à produire le $H_2O_2$ via le superoxyde qui est requis par d'autres enzymes pour tuer les bactéries.

Cas 1 : Dans le phagoloysozome, en cas de déficit en NADPH oxydase, les catalases positives peuvent éliminer le $H_2O_2$ qu'ils produisent, stoppant ainsi la production de radicaux libres via Fenton et la myéloperoxydase. La bactérie survit et provoque donc une infection symptomatique chez les patients atteints de CGD.

Cas 2 : D'un autre côté, puisque les organismes catalase négatifs ne peuvent pas éliminer le $H_2O_2$ qu'ils produisent, ils restent sensibles aux radicaux libres produits par d'autres enzymes comme la réaction de myéloperoxydase et de Fenton, qui tueraient quand même les bactéries. Bref, la bactérie « prête » le $H_2O_2$ qui alimente ces réactions menant à sa propre mort. Par conséquent, les patients atteints de CGD peuvent combattre les organismes catalase négatifs.

Ma question est, pourquoi les bactéries produisent-elles $H_2O_2$ en premier lieu ? Est-il produit uniquement par des organismes aérobies ? Si oui, pourquoi y aurait-il des organismes qui produisent $H_2O_2$ et n'ont toujours pas de catalase (comme cela s'est produit dans le cas 2) ? Est-ce que $H_2O_2$ n'est pas nocif même en l'absence d'enzymes produisant des radicaux libres puisque la réaction de Fenton est une réaction non enzymatique ?


pourquoi les bactéries produisent-elles du H2O2 en premier lieu ?

Il est produit par tous les organismes en tant que sous-produit de la respiration. Voir cet article wikipédia :

Toutes les cellules vivantes produisent des espèces réactives de l'oxygène (ROS) en tant que sous-produit du métabolisme. Les ROS sont des intermédiaires oxygénés réduits qui incluent le radical superoxyde ($O_2^•$) et le radical hydroxyle ($OH^•$), ainsi que les espèces non radicalaires peroxyde d'hydrogène ($H_2O_2$)… L'anion superoxyde est formé directement de la réduction à un électron de l'oxygène moléculaire. Du peroxyde d'hydrogène est alors formé à partir de la dismutation de l'anion superoxyde. Cette réaction se produit très rapidement dans l'eau de mer. Ensuite, la réduction du peroxyde d'hydrogène donne le radical hydroxyle, $H_2O_2 xrightleftharpoons 2OH^•$, qui peut ensuite être réduit en ion hydroxyle et en eau.

La source

Mais, il a aussi quelques fonctions utiles ! L'un d'entre eux, comme vous le mentionnez, est immunisé par la NADPH oxydase, mais il y en a d'autres ! Du même article wikipedia ci-dessus :

Ces ROS sont importants dans le fonctionnement normal des cellules, jouant un rôle dans la transduction du signal et l'expression des facteurs de transcription.

Pour cette ligne, wikipedia cite 3-4 articles, dont celui-ci :

Le facteur de transcription OxyR est sensible à l'oxydation et active l'expression de gènes antioxydants en réponse au peroxyde d'hydrogène chez Escherichia coli. Des études génétiques et biochimiques ont révélé qu'OxyR est activé par la formation d'une liaison disulfure et est désactivé par réduction enzymatique avec la glutarédoxine 1 (Grx1). Le gène codant pour Grx1 est régulé par OxyR, fournissant ainsi un mécanisme d'autorégulation.

Il n'est pas produit par des bactéries anaérobies obligatoires et c'est pourquoi elles sont très sensibles à l'oxygène. Voir cet article :

Les anaérobies obligatoires sont des micro-organismes tués par des concentrations atmosphériques normales d'oxygène (20,95% $O_2$)… Parce que l'oxygène moléculaire contient deux électrons non appariés dans son orbitale externe, il est facilement réduit en superoxyde ($O_2^−$) et en peroxyde d'hydrogène ($H_2O_2 $) dans les cellules. Les organismes aérobies produisent de la superoxyde dismutase et de la catalase pour détoxifier ces produits, mais les anaérobies obligatoires produisent ces enzymes en très petites quantités, voire pas du tout.

Si oui, pourquoi y aurait-il des organismes qui produisent du H2O2 et n'ont toujours pas de catalase (lorsque la bactérie est à l'extérieur, pas dans le phagosome) ?

Logiquement, non. Produire $H_2O_2$ mais ne pas être capable de le gérer serait comme un suicide pour n'importe quel organisme. De plus, je n'ai trouvé aucun exemple de bactérie dépourvue de catalase mais produisant tout de même du peroxyde d'hydrogène. Cependant, si vous parlez de formation spontanée de $H_2O_2$ à partir de $O_2$ ou de conversion spontanée de $H_2O_2$ en $OH^-$ ou $H_2O$, alors il pourrait y avoir de nombreux exemples.

Le H2O2 n'est-il pas nocif même en l'absence d'enzymes produisant des radicaux libres puisque la réaction de fenton est une réaction non enzymatique ?

Je pense que vous avez utilisé des mots inappropriés ici ; tu veux probablement dire radical libre métabolisant enzymes (comme la catalase ou la superoxyde dismutase) au lieu de radicaux libres produire enzymatiques. Et vous voudrez probablement dire que $H_2O_2$ peut également affecter les bactéries par la réaction de fenton même en présence de telles enzymes (corrigez-moi si je me trompe ici).

Vous avez partiellement raison. Cela devrait endommager les bactéries, mais, comme vous le savez, les bactéries sont en constante évolution et ont déjà trouvé un moyen de contrer cela. Tout d'abord, voyons comment fonctionne la réaction de Fenton. Regarde ça:

Après addition du fer et du peroxyde d'hydrogène, ils vont réagir ensemble pour générer des radicaux hydroxyles comme le montrent les équations suivantes :

$Fe^{2+} + H_2O_2 ightarrow Fe^{3+} + OH^• + OH^-$

$Fe^{3+} + H_2O_2 ightarrow Fe^{2+} + OOH^• + H^+$

La plage typique pour la dose de fer est de 1 partie de Fe pour 5-25 parties de H2O2.

Après cela, les radicaux hydroxyles vont réagir avec les polluants pour l'oxyder. En réalité les radicaux hydroxyles peuvent réagir selon 4 types de réactions avec les polluants :

Addition : $OH^• + C_6H_6 ightarrow (OH)C_6H_6$

Extraction d'hydrogène : $OH^• + CH_3OH ightarrow CH_2OH^• + H_2O$

Transfert d'électrons : $OH^• + [Fe(CN)_6]^{4-} ightarrow [Fe(CN)_6]^{3-} + OH^-$

Interaction radicale : $OH^• + OH^• ightarrow H_2O_2$

Au cours de la réaction de Fenton, tous les paramètres sont ajustés pour favoriser les deux premiers types de réaction entre le polluant et les radicaux hydroxyles.

Voyons maintenant comment la bactérie s'attaque à cela. Regarde ça:

Tandis que E. coli Le Dps peut stocker du fer, il préfère utiliser $H_2O_2$ plutôt que $O_2$ comme oxydant (Zhao et al., 2002). Cela suggère que le rôle principal des Dps dans E. coli est de protéger l'ADN contre les dommages potentiels du radical hydroxyle produit par la réaction de Fenton, plutôt que d'une fonction de stockage du fer. Bien qu'une ferritine de type Dps de stockage du fer ait été trouvée dans la bactérie gram-négative Listeria innocua (Bozzi et al., 1997), des études récentes ont montré qu'il s'agit bien d'une protéine Dps, qui atténue la production de radical hydroxyle par la chimie de Fenton : des tests de clivage de l'ADN ont montré que la protéine, bien que ne se liant pas à l'ADN lui-même, la protège contre la combinaison délétère de $Fe^{2+}$ et $H_2O_2$ (Su et al., 2005). Il semble probable que le rôle principal de cette famille de protéines est un agent anti-redox protecteur de l'ADN (Chiancone et al., 2004).

ÉDITER: Maintenant, comme vous l'avez demandé dans les commentaires :

comment les organismes catalase négatifs gèrent le H2o2 qu'ils produisent

lire le paragraphe suivant de cet article (c'est moi qui souligne) :

Dans différentes conditions de croissance, nous avons constaté que les deux L. plantarum ATCC 8014 et une souche catalase positive, T-1403-5, étaient capables d'utiliser $0_2$, en particulier pendant les derniers stades de croissance. Cela suggérait le besoin d'enzymes qui protégeraient les lactobacilles des $H_20_2$ et $0_2$ qui pourraient se former. La superoxyde dismutase était présente à des niveaux faibles mais constants dans les souches catalase-positives et catalase-négatives. La NADH peroxydase était présente dans la souche 8014 et cette enzyme augmentait son activité spécifique à mesure que les cellules vieillissaient et entraient dans la période d'absorption accrue de $0_2$. La présence de cette enzyme devrait protéger l'organisme contre les effets toxiques de $H_20_2$ en l'absence de production de catalase. Dans la souche T-1403-5, ce rôle peut être joué par la catalase atypique très active, bien que cette souche puisse également posséder la peroxydase. Lorsque les taux de croissance des souches catalase-négatives et catalase-positives ont été comparés, les taux des souches catalase-négatives étaient supérieurs à ceux de la souche catalase-positive. Par conséquent, il ne semble pas que la possession de catalase confère un quelconque avantage à la souche T-1403-5.

Ou voir un autre article sur Streptococcus pneumoniae:

Croissance aérobie de Streptococcus pneumoniae entraîne la production de quantités de peroxyde d'hydrogène ($H_20_2$) pouvant dépasser 1 mM dans le milieu environnant… Les mécanismes permettant S. pneumoniae, une espèce déficiente en catalase, pour survivre à des concentrations générées de manière endogène de $H_20_2$ qui sont suffisantes pour tuer d'autres espèces bactériennes est inconnue. Dans la présente étude, la pyruvate oxydase (SpxB), l'enzyme responsable de la production endogène de $H_20_2$, était nécessaire à la survie lors d'une exposition à des niveaux élevés (20 mM) de $H_20_2$ ajoutés de manière exogène… Ainsi, SpxB est nécessaire pour la résistance à la sous-produit toxique de sa propre activité. Bien que la production de radicaux hydroxyle $H_20_2$-dépendante et la concentration intracellulaire de fer libre soient similaires à celles de Escherichia coli, tuer par $H_20_2$ n'était pas affecté par les chélateurs du fer, suggérant que S. pneumoniae a un nouveau mécanisme pour éviter les effets toxiques de la réaction de Fenton.

De la rubrique Discussion du même article (il y a en fait beaucoup de points, je vous recommande donc de les lire vous-même, j'ajouterai les points principaux ici):

  • Le rôle de l'expression de SpxB dans la résistance au meurtre par $H_20_2$ a été confirmé par la démonstration que spxB mutants, qui ne produisent aucun $H_20_2$ détectable, ont eu une diminution significative de la résistance à $H_20_2$ et en démontrant que la complémentation de la spxB le gène a complètement restauré à la fois la production de $H_20_2$ et la résistance de $H_20_2$. Ces résultats ont montré que L'expression SpxB est requise pour les niveaux de résistance de type sauvage à $H_20_2$ plutôt que simplement en corrélation avec elle.

  • lorsque les cultures des deux souches sont passées des conditions anaérobies aux conditions aérobies avec ou sans chloramphénicol, un inhibiteur de la synthèse des protéines, la résistance à $H_20_2$ n'a pas été affectée. Cela a confirmé que de novo la synthèse des protéines n'est pas impliquée dans l'augmentation de la résistance $H_20_2$ observée au cours de la croissance aérobie, suggérant que une réponse inductible n'est pas impliquée.

  • De plus, l'ajout de pyruvate à des cultures mutantes ou de type sauvage a légèrement diminué la mortalité provoquée par $H_20_2$, faisant valoir qu'une augmentation de la mortalité de spxB mutants n'est pas due à des sous-produits toxiques résultant de la réaction d'un excès de pyruvate et de $H_20_2$. Ensemble, cela suggérait que un produit de l'activité SpxB autre que $H_20_2$ agit pour augmenter la résistance

  • De plus, la capacité de DF à éliminer le signal EPR causé par $OH^·$ dans S. pneumoniae suggère que l'incapacité de ce chélateur de fer à augmenter la résistance $H_20_2$ dans S. pneumoniae n'est pas simplement dû à un manque de perméabilité.

En fin de compte, ce que je conclurais, c'est que différentes bactéries adoptent des mécanismes différents pour résoudre ce problème, et bon nombre de ces mécanismes ne sont pas encore connus. Donc, il n'y a pas de réponse définitive ou exacte à cette question.

Les références:

  1. Production de ROS dans les microalgues marines

  2. NADPH oxydase

  3. Activation du facteur de transcription OxyR par formation de liaisons disulfure réversibles

  4. Anaérobie obligatoire

  5. catalase

  6. Superoxyde Dismutase

  7. Métabolisme du fer : des mécanismes moléculaires aux conséquences cliniques - Robert Crichton

  8. Métabolisme de l'oxygène des souches catalase-négatives et catalase-positives de Lactobacillus plantarum.

  9. Facteurs contribuant à la résistance au peroxyde d'hydrogène dans Streptococcus pneumoniae Inclure la pyruvate oxydase (SpxB) et éviter les effets toxiques de la réaction de Fenton


Bactéries oxydant le fer

Bactéries oxydant le fer sont des bactéries chimiotrophes qui tirent leur énergie en oxydant le fer ferreux dissous. Ils sont connus pour croître et proliférer dans les eaux contenant des concentrations de fer aussi faibles que 0,1 mg/L. Cependant, au moins 0,3 ppm d'oxygène dissous est nécessaire pour effectuer l'oxydation. [1]

Le fer est un élément très important requis par les organismes vivants pour effectuer de nombreuses réactions métaboliques telles que la formation de protéines impliquées dans les réactions biochimiques. Des exemples de ces protéines comprennent les protéines fer-soufre, l'hémoglobine et les complexes de coordination. Le fer est largement répandu dans le monde et est considéré comme l'un des plus abondants dans la croûte terrestre, le sol et les sédiments. Le fer est un oligo-élément dans les milieux marins. [2] Son rôle dans le métabolisme de certains chimiolithotrophes est probablement très ancien. [ citation requise ]

Comme la loi de Liebig des notes minimales, l'élément essentiel présent dans la plus petite quantité (appelé facteur limitant) est celui qui détermine le taux de croissance d'une population. Le fer est l'élément limitant le plus courant des communautés phytoplanctoniques et joue un rôle clé dans la structuration et la détermination de leur abondance. Il est particulièrement important dans les régions riches en nutriments et pauvres en chlorophylle, où la présence de micronutriments est obligatoire pour la production primaire totale. [3]


Comment certaines bactéries peuvent voler le fer de leurs hôtes humains

Comme leurs hôtes humains, les bactéries ont besoin de fer pour survivre et elles doivent obtenir ce fer de l'environnement. Alors que les humains obtiennent du fer principalement par la nourriture qu'ils mangent, les bactéries ont développé des mécanismes complexes et divers pour leur permettre d'accéder au fer.

Une équipe de recherche de l'Université de Syracuse dirigée par Robert Doyle, professeur adjoint de chimie au Collège des arts et des sciences, a découvert que certaines bactéries sont équipées d'un gène qui leur permet de récolter le fer de leur environnement ou de leur hôte humain d'une manière unique et économe en énergie. . La découverte de Doyle pourrait fournir aux chercheurs de nouvelles façons de cibler des maladies telles que la tuberculose.

La recherche sera publiée dans le numéro d'août (volume 190, numéro 16) du Journal of Bacteriology, publié par l'American Society for Microbiology.

"Le fer est le micronutriment le plus important dont les bactéries ont besoin pour survivre", explique Doyle. « Comprendre comment ces bactéries se développent en nous est un élément essentiel pour apprendre à les vaincre. »

Le groupe de recherche de Doyle a étudié Streptomyces coelicolor, une bactérie Gram-positive étroitement liée à la bactérie responsable de la tuberculose. Streptomyces est abondant dans le sol et dans la végétation en décomposition, mais n'affecte pas les humains. Les bactéries de la tuberculose et Streptomyces font toutes deux partie d'une famille de bactéries appelées Actinomycètes. Ces bactéries ont un mécanisme de défense unique qui leur permet de produire des produits chimiques pour détruire leurs ennemis. Certains de ces produits chimiques sont utilisés pour fabriquer des antibiotiques et d'autres médicaments.

Les actinomycètes ont besoin de beaucoup de fer pour mener une guerre chimique contre leurs ennemis, cependant, le fer n'est pas facilement accessible dans les environnements dans lesquels vivent les bactéries, par ex. l'homme ou le sol. Une partie du fer disponible dans le sol est liée au citrate, ce qui donne un composé appelé fer-citrate. Le citrate est une substance que les cellules peuvent utiliser comme source d'énergie. Doyle et son équipe de recherche se sont demandé si le composé fer-citrate pouvait être une source de fer pour la bactérie. Dans une série d'expériences qui se sont déroulées sur plus de deux ans, les chercheurs ont observé que Streptomyces pouvait ingérer du citrate de fer, métaboliser le fer et utiliser le citrate comme source d'énergie gratuite. D'autres expériences ont démontré que les bactéries ignoraient le citrate lorsqu'il n'était pas lié au fer de la même manière, les bactéries ignoraient le citrate lorsqu'il était lié à d'autres métaux, tels que le magnésium, le nickel et le cobalt.

La tâche suivante consistait à découvrir le mécanisme qui a poussé les bactéries à ingérer du citrate de fer. La modélisation informatique a prédit qu'un seul gène de Streptomyces permettait aux bactéries d'identifier et d'ingérer du fer-citrate. Les chercheurs ont isolé le gène et l'ont ajouté à la bactérie E. coli (qui n'est pas une bactérie Actinomycète). Ils ont découvert que la bactérie E. coli mutante pouvait également ingérer du citrate de fer. Sans le gène, E. coli ne pourrait pas accéder au fer.

"C'est incroyable que les bactéries puissent apprendre à extraire le fer de leur environnement de cette manière", dit Doyle. "Nous sommes entrés dans ces expériences sans aucune idée de l'existence de ce mécanisme. Mais alors, les bactéries doivent être créatives pour survivre dans des environnements très hostiles et elles ont eu peut-être 3,5 milliards d'années pour le découvrir."

Le gène Streptomyces permet aux bactéries de diffuser passivement du fer-citrate à travers la membrane cellulaire, ce qui signifie que les bactéries ne dépensent pas d'énergie supplémentaire pour ingérer le fer. Une fois dans la cellule, les bactéries métabolisent le fer et, en prime, utilisent le citrate comme source d'énergie. L'équipe de Doyle est la première à identifier ce mécanisme chez une bactérie appartenant à la famille des Actinomycètes. L'équipe prévoit d'autres expériences pour confirmer que le gène remplit la même fonction de signalisation chez les bactéries tuberculeuses. Si tel est le cas, le mécanisme pourrait potentiellement être exploité dans la lutte contre la tuberculose.

« Les bactéries de la tuberculose ont accès à un approvisionnement abondant de citrate de fer circulant dans les poumons dans le sang », explique Doyle. "Trouver un moyen de soutirer du fer aux humains sans coût énergétique pour la bactérie est aussi bon que possible. Notre découverte pourrait permettre à d'autres de trouver un moyen de limiter l'accès de la tuberculose au citrate de fer, rendant la bactérie plus vulnérable au traitement médicamenteux ."

Source de l'histoire :

Matériel fourni par Université de Syracuse. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.


Processus de fermentation du concombre | Microbiologie

Dans cet article, nous discuterons du processus de fermentation du concombre dans les industries alimentaires: - 1. Préparation des cornichons 2. Techniques de saumurage pour les cornichons au sel 3. Microbiologie 4. Cornichons à l'aneth fermentés 5. Détérioration 6. Adoucissement 7. Détérioration gazeuse des cornichons 8 Détérioration chimique et physique 9. Études de fermentation en culture pure 10. Fermentation contrôlée de concombres.

  1. Préparation des cornichons
  2. Techniques de saumurage pour les cornichons au sel
  3. Microbiologie de la fermentation du concombre
  4. Cornichons à l'aneth fermentés
  5. Détérioration des cornichons
  6. Adoucissement du concombre fermenté
  7. Détérioration gazeuse des cornichons
  8. Détérioration chimique et physique des cornichons
  9. Études de fermentation en culture pure
  10. Fermentation Contrôlée des Concombres

Processus de fermentation du concombre

1. Préparation des cornichons :

Le concombre (Cucumis sativus), l'un des plus anciens légumes cultivés par l'homme, aurait son origine en Asie, peut-être en Inde, il y a plus de 3000 ans. Il est populaire à la fois comme légume frais et comme légume mariné et est largement cultivé dans les climats tempérés bien qu'à l'origine d'origine semi-tropicale. La réussite de la culture de ce légume dépend de la prévention du gel et de la sécheresse et du contrôle des agents pathogènes microbiens et des insectes nuisibles.

Les concombres à mariner doivent être cultivés à partir de variétés connues pour avoir une forme régulière, une texture ferme et de bonnes caractéristiques de marinage.

Auparavant, les variétés de concombre de décapage courantes recommandées par diverses autorités comprenaient le décapage de Chicago, le décapage de Boston, le décapage de Jersey, le décapage national, le décapage de Heinz, le décapage de Fordhook, la perfection de Snow, Packer et diverses autres souches de moindre importance. Ces variétés, toutes des plantes à pollinisation libre ou monoïques, qui portent à la fois des fleurs mâles et femelles, bien que toujours disponibles, sont en grande partie remplacées par des hybrides développés pour être utilisés pour une récolte mécanique unique.

Ces nouvelles variétés hybrides sont appelées “gynoïque” car elles ont une prépondérance de fleurs femelles mais ne sont pas 100% femelles. Maintenant, cependant, la plupart des graines hybrides gynoïques doivent avoir un pollinisateur ajouté. Ces nouveaux cultivars ont souvent une vigueur et une uniformité plus grandes que les cultivars à pollinisation libre cultivés auparavant. De plus, plusieurs des hybrides ont une maturité précoce et peuvent donc être utilisés à bon escient dans la planification de la récolte.

Les hybrides sont utilisés pour la récolte mécanique unique et ont également donné de bonnes performances pour la récolte manuelle. Le Michigan, la Caroline du Nord et la Californie, dans cet ordre, sont en tête de la production totale de concombres à mariner. La Californie est en tête des rendements par ha (acre) et ce depuis de nombreuses années. En 1976, la Californie a produit 33,3 MT par ha (14,8 tonnes par acre) pour un total de 63 900 MT (71 000 tonnes). À l'heure actuelle, le Michigan est le seul État à s'être fortement engagé dans la récolte de concombres à la machine, ayant récolté plus de 95 % de sa récolte à la machine ces dernières années.

Selon Sims et Zahara (1978), les caractéristiques souhaitables d'une variété adaptée à la récolte à la machine en une seule fois sont- (1) une vigne relativement petite avec une longueur ne dépassant pas 76 cm (30 po) (2) des entre-nœuds relativement courts pour obtenir la nombre maximal de points de nouaison (3) nouaison concentrée et maturité régulière (4) maturité précoce (5) tendance des fruits à rester sur la vigne jusqu'à ce qu'ils soient enlevés par la récolteuse (6) résistance à la peau et aux dommages internes (7) jaunissement tardif de fruits si la variété est à épines noires. L'utilisation d'hybrides à épines blanches a augmenté ces dernières années car leurs fruits ne jaunissent pas à l'extrémité de la fleur et conservent leur verdeur plus longtemps, offrant ainsi une couleur plus uniforme (8) une forme uniforme avec un minimum de déformations produites sous le stress les extrémités en blocs sont préférable aux pointes (9) une paroi épaisse, une petite cavité de graines et un développement lent des graines et (10) les fleurs tombent facilement des fruits. Évidemment, les mêmes critères souhaitables sont valables pour les concombres récoltés à la main.

Les concombres à mariner sont récoltés alors qu'ils sont encore immatures. Les plantes à maturité (mûres) ne sont pas souhaitables pour le décapage car elles deviennent trop grosses, changent de couleur et de forme, sont pleines de graines mûres et sont trop molles pour la plupart des utilisations commerciales. Qu'ils soient récoltés à la main ou à la machine, des précautions doivent être prises lors de la cueillette et du transport des concombres pour éviter les meurtrissures et les écrasements excessifs. Il devrait être obligatoire de livrer les concombres à la station de salage ou à l'usine dès que possible après la récolte pour éviter la détérioration.

Un temps de maintien trop long avant le saumurage permet aux concombres de « transpirer ». sont presque toujours présents sur les concombres au moment de la récolte.

Pour minimiser la détérioration pendant la fermentation, il est important d'enlever tous les concombres non sains, décomposés, cassés ou écrasés. Le tri pour éliminer tous les concombres écrasés ou cassés, défectueux et déformés (flétrissure, pourriture, crocs, nubbins, etc.) doit être effectué avant de les apporter pour minimiser la détérioration pendant la fermentation. Le tri est suivi d'un classement par taille, sauf si les concombres doivent être fermentés sur le terrain. Les trieuses mécaniques sont utilisées pour séparer les concombres en 4 tailles ou plus. Le calibrage final et le tri sont effectués après la fermentation.

Trois types de concombres marinés sont fabriqués. Ils comprennent des emballages frais (également appelés cure fraîche, style maison et autres noms) qui, tout au plus, sont conservés dans de la saumure pendant seulement 2 jours, puis emballés dans des bocaux ou des boîtes et des cornichons pasteurisés dont une variété des produits transformés sont fabriqués et fermentés à l'aneth. Les deux derniers types subissent une fermentation lactique complète tandis que les cornichons frais subissent, au mieux, une fermentation marginale à moins qu'ils ne soient maintenus en saumure pendant 24 heures ou plus.

On estime que 40 à 50 % de la récolte annuelle de concombres sont transformés directement en produits frais ou pasteurisés, notamment des aneths entiers, des pointes d'aneth, des chips d'aneth, des tranches sucrées, etc. Le reste de la récolte est transformé en cornichons fermentés. ou aneths fermentés par fermentation d'acide lactique. Le stock de sel séché est dessalé et transformé en divers produits de cornichons de base, notamment des cornichons aigre-doux, des cornichons mélangés, des aneth transformés, des cornichons tranchés, des relish, etc.

Il existe 2 méthodes générales pour préparer les cornichons au bouillon de sel pour la fermentation :

La procédure de salage à sec n'est pas largement utilisée pour les concombres à l'heure actuelle en raison de sa tendance à produire des cornichons mous, flasques et ratatinés qui ne se remplissent pas correctement lorsqu'ils sont traités. Cependant, le salage à sec est utilisé pour d'autres produits, en particulier le chou-fleur, les poivrons rouges et piment, les olives mûres salées et constitue la procédure de choix pour la choucroute.

Pour les concombres, le salage à sec est effectué après avoir d'abord ajouté de la saumure pour couvrir le fond du réservoir à une profondeur d'au moins 30,5 cm (12 po) pour former un coussin, empêchant ainsi les meurtrissures, les cassures ou l'écrasement des concombres frais lorsqu'ils sont déversés dans le réservoir. Du sel sec est ajouté à raison d'environ 22,5 kg (50 lb) pour chaque 450 kg (1000 lb) de petits concombres et de 29,25 kg (65 lb) pour chaque 450 kg (1000 lb) de gros concombres.

Lorsqu'il est plein, le réservoir est recouvert d'une tête circulaire en bois à lattes jusqu'à ce qu'il y ait de la place pour environ 15 cm (6 po) de saumure au-dessus du couvercle. La tête à lattes est ensuite fixée avec des traverses lourdes maintenues aux extrémités avec des pinces. Pour plus de facilité de manipulation, le couvercle à lattes peut être composé de 2 pièces semi-circulaires pour les grands réservoirs ou même de 3 pièces lorsqu'il s'agit de réservoirs de plus grand diamètre. Si la saumure formée par osmose ne recouvre pas les concombres ou le couvercle lorsque la cuve est fermée, une saumure à 40° de salomètre est ajoutée au niveau souhaité. La saumure doit être recirculée un jour ou deux après le remplissage du réservoir afin d'égaliser la concentration de sel dans toute la saumure. Lors d'un stockage prolongé, la saumure peut être augmentée lentement jusqu'à ce qu'elle atteigne environ 60°.

Dans l'industrie de la saumure, la concentration de sel est exprimée en degrés salomètre qui est le % de saturation de NaCl en poids. Une solution saturée de chlorure de sodium pur (salomètre 100°) contient 26,359 g à 15,5°C (60°F). Ainsi, une lecture au salomètre de 10° est égale à 2,64 % de NaCl en poids (arrondi au dixième le plus proche). Les hydromètres à sel sont étalonnés de manière à ce que les lectures couvrent plusieurs plages de sel faible, moyen et élevé. Des hydromètres sont également disponibles qui sont calibrés en % de sel en poids.

La plupart des décapants utilisent la technique de salage en saumure pour les concombres fermentés et timides plutôt que la procédure de salage à sec qui vient d'être décrite. Un processus de saumure “low” ou “high” peut être utilisé. La saumure basse a une concentration en sel de 25° à 30° au salomètre, tandis que la saumure "élevée" contient 40° ou plus de sel par hydromètre.

Les concombres sont manipulés pour le processus de salage à sec, sauf que la saumure est utilisée pour couvrir le produit. Les réservoirs sont dirigés de la même manière s'ils sont en bois ou en béton.

Récemment, des réservoirs en plastique moulé et en fibre de verre se sont révélés utiles pour remplacer les conteneurs en bois ou en béton perdus par attrition. Ces contenants en plastique et en fibre de verre présentent plusieurs avantages distincts. Ils ne sont pas soumis à la dégradation biologique habituelle du bois ou à la corrosion chimique du béton, ils n'ont pas besoin d'être entretenus pendant la saison morte, comme le font les bois, pour les empêcher de développer des fuites qui nécessitent parfois un important travail de réparation.

Les vannes de vidange sont en plastique (polychlorure de vinyle), comme toutes les autres tuyauteries, de sorte que la corrosion du métal et la contamination résultante des concombres sont éliminées. Le plus grand avantage de ces nouveaux conteneurs, cependant, est que, s'ils sont correctement conçus, les fermetures sont presque étanches à l'air, de sorte que les anciens problèmes de perte d'acidité causée par la croissance des levures aérobies sont considérablement réduits.

Avec l'utilisation de bâches plastiques pour recouvrir la saumure dans les cuves ouvertes, le problème du contrôle des levures pelliculaires dans les fermentations du concombre a, ces dernières années, été réduit au minimum. Une feuille de plastique (polyéthylène) peut être utilisée avec de la choucroute ou comme avec des concombres et des olives conservés dans des réservoirs ouverts en Californie.

Dans ce dernier cas, le film plastique est flotté à la surface de la saumure sur la fausse tête et fixé à l'intérieur du réservoir avec des lattes de bois pliables clouées de sorte que le plastique soit maintenu en place à la surface de la saumure. Cet arrangement fournira des conditions presque anaérobies à moins que le plastique ne présente des imperfections ou que les lattes ne soient pas correctement placées. Une anaérobiose complète ou presque complète peut être atteinte en utilisant de la “Sealtite” (une cire largement utilisée dans l'industrie du vin) pour sceller le couvercle en plastique sur les côtés du réservoir.

Une fois le réservoir de concombres rempli, le couvercle fixé et la saumure ajoutée, il y a un développement rapide de micro-organismes dans la saumure. En général, aucune tentative n'est faite pour contrôler les populations microbiennes des saumures, de sorte que les concombres subissent une fermentation « spontanée ».

Les contrôles naturels de la population microbienne des concombres en fermentation comprennent la concentration de sel dans la saumure, la température de la saumure, la disponibilité des matières fermentescibles et le nombre relatif et les types de micro-organismes présents sur les concombres et dans la saumure à la début de la fermentation. La rapidité de la fermentation est directement liée à la température de la saumure et à sa concentration en sel.

La force initiale de la saumure variera en fonction de l'entreprise de pick­ling. Dans le passé, des concentrations plus élevées de sel étaient utilisées parce que les niveaux élevés de sel étaient censés retarder la détérioration. Maintenant, de plus en plus fréquemment, les concombres sont fermentés dans des saumures dans la gamme 5-8% NaCl.

A cette concentration en sel, la séquence des espèces de bactéries lactiques se rapproche de celle déjà décrite pour la fermentation de la choucroute à l'exception du fait que les espèces de Leuconostoc ne prédominent jamais dans les étapes initiales de la fermentation, même à 5% de sel.

À 8 % de sel, ces espèces peuvent ne pas être détectées du tout. Les autres bactéries lactiques, Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus brevis et Lactobacillus plantarum, se produisent dans la plupart, sinon toutes, des fermentations faites dans la gamme de 5 à 8 % de sel. Pediococcus cerevisiae est moins résistant au sel, il est donc parfois absent dans la saumure à la concentration la plus élevée (8 %). Il en est de même avec Lactobacillus brevis.

Au cours de la première étape de la fermentation, un grand nombre de bactéries, levures et moisissures non apparentées ont été isolées. Tous sont largement répandus dans la nature et, au début de la fermentation, dépassent de loin les bactéries lactiques souhaitables dans les fermentations non contrôlées.

L'étape primaire de la fermentation est donc la phase la plus importante du processus de décapage. Si, pour une raison quelconque, la fermentation ne se déroule pas normalement pendant cette période, l'un des micro-organismes non essentiels peut devenir prédominant et contribuer à la détérioration.

Le stade primaire dure normalement 2 ou 3 jours, exceptionnellement jusqu'à 7 jours, voire plus. Pendant cette période, le nombre de bactéries lactiques augmente rapidement, les levures fermentantes et oxydantes augmentent de manière significative, et les formes étrangères et indésirables diminuent rapidement et peuvent disparaître complètement. Dans le même temps, une augmentation constante de l'acidité totale et une diminution correspondante du pH de la saumure sont observées.

Dans une saumure à faible teneur en sel stabilisée à environ 5 % de NaCl, un mélange des espèces faiblement tolérantes aux acides de Leuconostoc et des espèces hautement tolérantes aux acides de Lacto-bacillus et Pediococcus prédomine au stade intermédiaire de la fermentation. Si la fermentation est normale, les bactéries étrangères et indésirables ont complètement disparu au bout de 10 à 14 jours, bien que les levures soient encore présentes en nombre important. Il y a une nouvelle augmentation de l'acidité totale et la valeur du pH a également diminué davantage.

Les données d'Etchells et Jones (1943), illustrées à la Fig. 6.1, démontrent avec justesse les changements dans les populations de bactéries coliformes, d'organismes acidogènes et de levures trouvées dans les fermentations naturelles de concombres en saumure dans des concentrations de sel de 20°, 40°, et 60° salomètre, respectivement. On voit que les bactéries coliformes et d'autres espèces Gram-négatives sont facilement inhibées dans les fermentations en saumure ayant 40° de sel au salomètre ou moins en raison du développement rapide d'acide par les bactéries lactiques.

Cependant, dans les saumures à 60° de sel au salomètre, les bactéries lactiques et les coliformes de type Aerobacter résistants aux sels (représentés par la ligne pointillée sur la Fig. 6.1) et les levures rivalisent pour les matières fermentescibles et peuvent produire de grandes quantités de gaz (CO2 et H2) et provoquent un pourcentage élevé de souches creuses (boursouflures). Il est intéressant de noter que le type d'Aerobacter résistant au sel se produit également dans les fermentations d'olives et a été identifié par Foda et Vaughn (1950) comme un type d'Aerobacter aerogenes positif à l'indole.

Les espèces de Leuconostoc sont favorisées par les basses températures (7,2°-10°C ou 45°-50°F) et les faibles concentrations de sel (2,5-3,7 %) selon Pederson et Albury (1950, 1954). Etchells et al. (1975) pensent que cette espèce ne serait normalement pas rencontrée dans des fermentations commerciales de concombre saumuré à 6-8 % de sel et à 24°-29°C (75°-85°F).

Il y a presque toujours des exceptions préalables qui « prouvent la règle », cependant. L'une des premières rencontres de l'auteur actuel (non publiée) avec des espèces de Leuconostoc impliquait la production d'environ 150 barils (capacité de 190 litres ou 50 gallons) de cornichons à l'aneth réfrigérés et hydratés destinés au marché de la charcuterie.

La plupart des barils de concombres en fermentation contenaient une saumure très visqueuse. Les températures de la saumure variaient de 6° à 8°C (43° à 47°F) et les concentrations de sel étaient de l'ordre de 4 à 6 % de NaCl. À l'examen, il a été déterminé que les bactéries prédominantes appartenaient à l'espèce Leuconostoc mesenteroides.

Rétrospectivement, on pense que la basse température de la saumure a contré l'effet de la concentration en sel pour permettre à L. mesenteroides de dominer les saumures des cornichons à l'aneth réfrigérés, même à 6 % de NaCl. Néanmoins, il est admis que Leuconostoc mesenteroides ne fait pas partie intégrante des populations de bactéries lactiques des fermentations normales de stock de sel dans la gamme de 5 à 8 % de sel et est toujours absent dans les saumures ayant plus de sel.

Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus brevis et Lactobacillus plantarum sont responsables de l'étape finale et de l'achèvement de l'accumulation d'acide lactique dans des fermentations incontrôlées dans des saumures contenant du sel stabilisé entre 5 et 8 %. Les 3 espèces se trouvent lorsque les concombres sont fermentés à moins d'environ 8% de sel.

Cependant, l'activité de P. cere­visiae est sévèrement limitée à cette concentration en sel et cesse de proliférer lorsque le pH tombe à environ 3,7. Il ne reste donc que les 2 espèces de Lactobacillus pour terminer la fermentation. À la fin, l'acidité totale peut atteindre 0,9%, calculée en acide lactique, et avoir un pH aussi bas que 3,3, à condition que les levures oxydatives soient maîtrisées par l'anaérobiose.

4. Cornichons à l'aneth fermentés:

Les véritables cornichons à l'aneth diffèrent des autres cornichons à l'aneth bien connus (sauce fraîche et aneths transformés) car ils sont le produit de la fermentation bactérienne dans la saumure salée aromatisée à l'aneth et épicée. Ils doivent leur saveur et leur arôme distinctifs aux produits de fermentation des bactéries lactiques et au mélange de saveur et d'arôme d'aneth et d'épices qui ont été ajoutés à la saumure.

Les plus grandes tailles de concombres sont généralement utilisées pour préparer des cornichons à l'aneth fermentés. Ils sont lavés et placés dans des récipients appropriés, avec la quantité requise d'aneth (généralement séchée dans du vinaigre, de la saumure) et des épices à l'aneth, et saumurés.

Les cornichons à l'aneth sont généralement fermentés dans une saumure à faible teneur en sel de 5% ou même moins de NaCl, mais certains utilisent jusqu'à 7 ou 8% de saumure. L'utilisation de vinaigre pour aider à retarder la croissance de micro-organismes indésirables en diminuant la valeur du pH de la saumure est une pratique courante. La température optimale pour la fermentation se situe entre 21° et 26,7°C (70° et 80°F).

La fermentation est généralement active pendant 3 à 4 semaines et une période d'affinage supplémentaire de 3 à 4 semaines est considérée comme indispensable. Pendant cette période de 6 à 8 semaines, la chair des cornichons devient entièrement translucide. La saumure contient environ 0,5 à 1,2 % d'acidité totale calculée en acide lactique.

De plus, il y a une petite quantité d'acide volatil (acétique), d'éthanol et d'autres produits mineurs produits par les bactéries lactiques et les levures présentes pendant la fermentation. Les valeurs de pH varient d'environ 3,3 à 3,5 si les cornichons ont été maintenus en anaérobiose presque complète. Sinon, si les levures oxydantes persistent, les valeurs de pH seront plus élevées en raison de la perte d'acide utilisé par elles.

Autrefois, c'était la pratique presque universelle d'utiliser des fûts de 190 litres (50 gal.) pour la fermentation, bien que quelques décapants utilisaient de petits réservoirs en bois. La production doit maintenant être considérée comme une fermentation en vrac, car la plupart des aneths fermentés sont fabriqués dans des réservoirs en bois ou des récipients en plastique ou en fibre de verre contenant 0,9 MT (1 tonne) ou plus de concombres.

Les cornichons à l'aneth “Overnight,” “réfrigérés,” ou “Icebox” sont similaires aux véritables aneths à l'exception importante qu'ils sont conservés à basse température (38°-45°F) où un lent la fermentation lactique produit (au bout de 6 mois), une acidité totale de seulement 0,3 à 0,6 % environ calculée en acide lactique.

Ces cornichons réfrigérés conservent une partie de la saveur fraîche du concombre et sont très prisés comme complément alimentaire. Cependant, ils sont si périssables qu'ils doivent être conservés au réfrigérateur jusqu'à ce qu'ils soient vendus pour la consommation. Par conséquent, leur disponibilité n'est pas répandue et de nombreuses personnes n'ont jamais eu le plaisir de les manger.

La fermentation en vrac est devenue possible grâce à une meilleure compréhension du besoin de conditions anaérobies dans la fermentation. Les réservoirs en bois sont munis d'un film plastique et les conteneurs en plastique et en fibre de verre sont conçus pour assurer l'anaérobiose.

Au début de chaque type de fermentation à l'aneth, la population microbienne d'origine comprend une grande variété de bactéries, levures et moisissures non apparentées. Ils sont tous largement répandus dans la nature et sont de loin plus nombreux que les bactéries lactiques au départ. Cependant, si la fermentation se déroule normalement, les bactéries lactiques prédominent rapidement.

La séquence de bactéries lactiques déjà décrite pour les cornichons au sel se retrouve également dans les saumures en fermentation des cornichons à l'aneth qui viennent d'être décrits. Cependant, en raison de la plus faible concentration en sel, et dans le cas des aneths réfrigérés, de la température plus basse, Leuconostoc mesenteroides joue un rôle plus important. Les travaux décrits par Pederson et Ward (1949) et Pederson et Albury (1950) justifient l'initiation de la fermentation par Leuconostoc mesenteroides à des températures plus basses et des concentrations en sel plus faibles.

Une fois que la fermentation lactique a commencé de manière appréciable, alors les autres espèces, Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus brevis et Lactobacillus plantarum commencent à dominer la fermentation. La fermentation est ensuite complétée par les 2 espèces de Lactobacillus, L. brevis et L. plantarum.

Les véritables cornichons à l'aneth peuvent être commercialisés en vrac dans des récipients en plastique de différentes tailles, ou, comme le font certains picklers, emballés dans du verre, recouverts d'une saumure acidifiée, fermés et pasteurisés à 74°C (165°F) pendant 15 min. (température du centre du bocal) et refroidi rapidement à 37,8 °C (100 °F) ou moins. Pour autant que l'on sache, les aneths réfrigérés sont toujours vendus en vrac et conservés au réfrigérateur jusqu'à leur consommation, en raison de leur extrême sensibilité à la détérioration.

5. Détérioration des cornichons:

Une étude approfondie a été faite sur la détérioration des concombres pendant la fermentation, le séchage et le stockage. La majeure partie de la détérioration est causée par l'activité des micro-organismes, soit par l'élaboration d'enzymes détériorantes, soit par la production abondante de produits finaux gazeux (dioxyde de carbone et hydrogène).

Les défauts chimiques sont généralement limités à une contamination métallique ou à une altération imprévue de la saveur et de l'arôme par l'utilisation de produits chimiques spécifiques ou de congénères non définis utilisés à des fins d'épice. Des réactions autochimiques et physicochimiques se sont également produites.

Le défaut le plus dommageable causé par les micro-organismes est la destruction des tissus résultant des enzymes cellulolytiques ou pectinolytiques élaborées par une variété d'organismes. La destruction des tissus et la perte de texture ou de fermeté signifient généralement une perte économique presque totale pour le décapant.

La détérioration gazeuse, entraînant la production de cavités internes ou de matières déformées causées par une pression de gaz excessive, est une autre détérioration courante causée par des micro-organismes. Ce défaut est connu sous le nom de “bloater” ou “floater” détérioration. Les cornichons affectés peuvent avoir des cavités internes en forme de lentille ou les loges peuvent être légèrement séparées.

Dans les cas graves, les loges se séparent complètement et la chair de chaque loge est comprimée de sorte que l'intérieur est complètement creux et que la forme rappelle alors celle d'un ballon. Les marinades salées endommagées par la pression destructrice du gaz peuvent généralement être récupérées en les détournant vers des produits de type relish. Cependant, une détérioration plus abondante des cornichons à l'aneth peut entraîner une perte économique à l'heure actuelle.

6. Adoucissement du concombre fermenté:

Le ramollissement se produit lorsque des micro-organismes sont capables d'élaborer des enzymes pectolytiques ou cellulolytiques dans les conditions de salinité, d'acidité, etc., qui existent dans les saumures de cornichons. Le ramollissement est une détérioration progressive qui se produit le plus souvent peu de temps après que les concombres ont été saumurés pour la production de cornichons à l'aneth ou au sel.

La peau du concombre est attaquée en premier, généralement à l'extrémité de la fleur. En peu de temps, toute la peau peut être touchée, devenir glissante et s'enlever facilement. Cette première manifestation caractéristique de l'adoucissement a donné naissance aux termes descriptifs « glisser » ou « cornichons glissants » dans l'industrie.

Les cornichons “Mushy” se produisent lorsque le ramollissement progresse dans les couches de cellules plus profondes des cornichons et que de plus en plus de matières pectiques, présentes dans la lamelle médiane séparant les cellules individuelles du cucum­ber, sont attaquées. Il est intéressant de noter que la forme du cornichon peut sembler normale, mais lorsqu'une pression est appliquée, elle prend une consistance pâteuse.

Trois types d'enzymes pectolytiques sont produites par les bactéries, la pectine méthylestérase (pectinesterase) sépare les groupes méthyle de la molécule de pectine en laissant l'acide pectique. La polygalacturonase dégrade l'acide pectique en laissant de l'acide digalacturonique saturé ou des oligouronides supérieurs. L'acide polygalacturonique trans-éliminase divise l'acide pectique en laissant l'acide digalacturonique insaturé ou des oligouronides insaturés supérieurs comme principaux produits finaux.

Une variété de bactéries, levures et moisissures sont connues pour produire des enzymes pectolytiques. étudiés et leurs enzymes pectolytiques décrites par Vaughn et ses associés.

Les types Gram-négatifs, impliquant plusieurs genres et comprenant Achromobacter, Aerobacter, Aeromonas, Escherichia, Erwinia et Paracolobactrum, se sont également avérés contenir des souches ayant une activité pectolytique.

Il a été démontré que toutes les espèces et genres bactériens dégradent les cornichons, les rendant d'abord glissants puis pâteux lorsqu'ils sont testés in vitro avec des concombres stérilisés. Le pH limite de l'activité des enzymes pectolytiques bactériennes est compris entre 5,0 et 5,5.

Il est donc conclu que les espèces pectinolytiques représentatives des genres de bactéries précédents peuvent provoquer le ramollissement des concombres, que ce soit du bouillon de sel ou de l'aneth, si :

(1) Les bactéries pectinolytiques prédominaient dans les populations microbiennes des concombres et de leurs saumures.

(2) Le pH des concombres en saumure était dans la plage souhaitable pour le ramollissement - pH 5,5 ou plus. Il est connu que certaines bactéries adoucissantes peuvent augmenter le pH des saumures à moins que les valeurs initiales ne soient inhibitrices.

(3) La fermentation lactique souhaitable est retardée ou arrêtée d'une certaine manière de sorte que les valeurs de pH des concombres en saumure restent relativement élevées pendant plusieurs jours.

(4) La concentration de saumure est comprise entre 5 et 8 % de NaCl.

Une variété de levures et de moisissures différentes ont également la capacité de décomposer les substances pectineuses. Les premiers rapports d'activité pectolytique par les levures ont été apparemment faits par Cruess et Douglas (1936) et Roelofsen (1936) en juillet et octobre, respectivement. Cependant, il n'a été fermement établi qu'en 1951 que les levures possédaient une activité pectolytique.

Le travail de Luh et Phaff avec Saccharomyces fragilis a été rapporté alors, et plus tard confirmé par Roelofsen (1953) dans une réitération de sa publication de 1936, initialement publiée dans une revue obscure en langue néerlandaise. Quelques autres levures sont connues pour être pectinolytiques.

Vaughn et al. (1969A) ont décrit 3 espèces de Rhodotorula qui produisent de la polygalacturonase et, encore une fois, en 1972, ont décrit 2 autres espèces de Saccharomyces qui pourraient décomposer la matière pectineuse. Toutes les levures ont produit des polygacturonases qui étaient actives dans la gamme acide bien en dessous de la valeur de pH 5,5 considérée comme limitante pour les enzymes bactériennes.

Les concentrations de sel ci-dessus deviennent limitantes pour la croissance de certaines des souches de levure. C'est peut-être l'une des raisons pour lesquelles, dans le passé, davantage de levures causant le ramollissement n'ont pas été récupérées dans les saumures de concombre. Autant que l'on sache, les levures ne produisent que de la polygalacturonase.

Une variété de moisissures produisent des enzymes adoucissantes, y compris les types cellulolytiques et pectolytiques. Les moisissures sont connues pour produire de la pectinestérase, de la polyshygalacturonase et de la pectine-trans-éliminase. Ces enzymes ont été soigneusement décrites par Phaff (1947) qui a travaillé avec Penicillium chrysogenum et par Edstrom et Phaff (1964) qui ont utilisé Aspergillus fonsecaeus pour décrire la purification et les propriétés de la pectine-trans-éliminase.

Les champignons comprennent des représentants des genres Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Dematium, Fusarium, Geotrichum, Mucor, Myrothecium, Paecilomyces, Penicillium, Phoma et Trichoderma. Etchells et al. (1955) ont démontré que les moisissures se développent et sécrètent les enzymes adoucissantes dans les fleurs de concombre. L'introduction des fleurs fraîches ou séchées contenant les enzymes, ainsi que les concombres auxquels elles sont attachées, fournit le facteur de détérioration lorsque la saumure est ajoutée.

Les réservoirs remplis de petits concombres contenant un pourcentage élevé de fleurs ou de fleurs ajoutées expérimentalement possèdent une activité enzymatique élevée, et les cornichons deviennent généralement mous ou de fermeté inférieure. Les pertes causées par les fleurs contaminées peuvent être considérablement réduites en drainant la saumure de couverture d'origine et en la remplaçant par une nouvelle saumure. Cela réduit apparemment la quantité d'enzyme d'adoucissement de sorte que l'adoucissement devient négligeable ou nul.

Le drainage de la saumure de couverture avait été une méthode satisfaisante pour contrôler le problème de ramollissement depuis 1954 jusqu'à ce que les récentes réglementations étatiques et fédérales concernant l'élimination du sel en restreignent sévèrement l'utilisation. Les études se sont alors orientées vers la recherche d'inhibiteurs des enzymes pectolytiques et cellulolytiques.

Cette recherche, impliquant l'isolement d'un inhibiteur à partir de diverses sources végétales, a été couronnée de succès. La culture fourragère, Sericea lespedeza, était une source particulièrement bonne de l'inhibiteur et Bell et al. (1965 A) ont rapporté que 50-100 ppm d'un extrait brut de cette source bloqueraient l'adoucissement de non. 1 taille de concombres.

Malheureusement, il a été difficile d'obtenir l'approbation pour l'utilisation de l'inhibiteur dans des conditions commerciales, aussi Etchells et al. (1975) se sont tournés vers des études portant sur la récupération des saumures pour le recyclage. (Il semble au moins à cet auteur que la méthode la plus simple pour récupérer la saumure serait l'utilisation de la chaleur pour inactiver les enzymes, suivie de procédures de précipitation, de floculation et de filtration, etc., couramment utilisées pour la purification de l'approvisionnement en eau. )

Les micro-organismes producteurs de gaz, maintenant connus pour provoquer la détérioration gazeuse des cornichons, représentent un certain nombre de genres de levures et de bactéries. Bien que cela ait été suspecté plus tôt, la première preuve substantielle que la détérioration gazeuse était causée par des micro-organismes a été présentée par Veldhuis et Etchells en 1939.

Ils ont découvert que de l'hydrogène était produit en quantités importantes dans les fermentations à 60° Salometer saumure et dans certaines, mais pas toutes, fermentations à des concentrations plus faibles de sel. Ils ont également isolé, mais n'ont pas identifié, un organisme qui produisait des quantités importantes d'hydrogène (probablement un commentaire d'Aerobacter—auteur).

Un peu plus tard, Jones et al. (1941) et Ftchells et Jones (1941) ont suggéré que la fermentation gazeuse par des levures non identifiées était la cause de la détérioration du « flotteur ». Plus tard encore Et­chells et al. (1945) ont présenté des preuves que les bactéries coliformes du genre Aerobacter provoquaient la formation d'hydrogène dans les fermentations de cornichons.

Les levures actives dans les fermentations naturelles des cornichons sont indésirables, soit parce qu'elles provoquent une formation abondante de gaz ou augmentent par conséquent la formation de ballonnements, soit parce qu'elles utilisent de l'acide lactique et, si elles ne sont pas contrôlées, provoquent une élévation du pH au point où les bactéries d'altération peuvent renouveler leurs activités.

Les levures en fermentation (subsurface) ont été identifiées comme appartenant aux genres Brettanomyces, Hansenula, Saccharomyces et Torulopsis par Etchells et al. (1961). Les levures oxydantes (surface ou film) ont été identifiées comme appartenant aux genres Candida, Endomycopsis, Debaryomyces et Zygosaccharomyces par Etchells et Bell (1950). Mrak et Bonar (1939) considéraient que le genre Debaryomyces était responsable de la formation de pellicules sur les cornichons.

Lactobacillus brevis, une bactérie lactique productrice de gaz, a été démontré par Etchells et Bell (1956) comme provoquant la formation de corps flottants in vitro. Des travaux plus récents d'Etchells et de ses associés ont démêlé la plupart des facteurs inconnus dans l'explication complète de la détérioration du « bloater ».

Ils ont découvert que lorsque des concombres de grande taille non chauffés sont saumurés, de graves ballonnements se produisent même lorsque Lactobacillus plantarum est l'espèce en fermentation. Il a été constaté que lorsque des concombres non chauffés sont saumurés, la respiration du fruit libère suffisamment de dioxyde de carbone dans la saumure pour que, combinée à la petite quantité produite par L. plantarum, elle soit suffisante pour causer des dommages de ballonnement.

D'autres bactéries productrices de gaz trouvées au stade initial de la fermentation du concombre sont connues pour provoquer une détérioration in vitro dans les concombres pasteurisés à 5 % de saumure. Il s'agit notamment du groupe Bacillus polymyxa-macerans de bacilles aérobies et de la pseudomonade gazeuse Aeromonas liquefaciens.

Ainsi, on voit que tous les micro-organismes gazogènes trouvés dans les saumures de cornichons, souhaitables aussi bien qu'indésirables, peuvent à un moment ou à un autre être responsables de la production de suffisamment de dioxyde de carbone et/ou d'hydrogène pour provoquer une détérioration gazeuse.

La purge à l'azote de la saumure en fermentation est utilisée pour réduire les niveaux indésirables de dioxyde de carbone qui pourraient autrement entraîner la formation de ballonnements.

La principale cause de détérioration chimique non biologique des cornichons est l'ajout direct de produits chimiques indésirables aux saumures ou aux cornichons eux-mêmes. Les changements qui se produisent peuvent affecter l'apparence et la couleur ou la saveur et l'arôme des cornichons.

La contamination par le cuivre et le fer était autrefois le type de détérioration chimique le plus courant. Le vinaigre ou l'acide lactique qui était utilisé pour la préparation des saumures ou des liqueurs pour les marinades était autrefois fréquemment fortement contaminé par le cuivre et le fer.

D'autres contaminations métalliques avec ces deux produits chimiques ont résulté du contact d'équipements corrodables (vannes, canalisations, etc.) fabriqués à partir d'alliages contenant du cuivre et du fer avec les saumures comparativement corrosives utilisées pour le décapage. Les composants en acier inoxydable et en plastique ont éliminé ce problème.

Le cuivre remplace le magnésium dans la chlorophylle et la phéophytine contenus dans les cornichons et les fait virer d'un vert artificiel artificiel au bleu-vert. Seulement 5 à 10 ppm de cuivre dans la saumure ou la liqueur suffisent pour gâcher les cornichons.

Le fer est impliqué dans le noircissement des saumures et des cornichons. La saumure noire dans les fermentations de cornichons, au lieu de toujours impliquer du sulfate ou la réduction des composés soufrés de protéines, est probablement fréquemment la réaction du fer avec des composés polyphénoliques pour former des tannates de fer complexes qui sont noirs, bleu-noir ou de couleur noir verdâtre.

L'oxygène est nécessaire pour oxyder le fer à l'état ferrique et pour maintenir la progression de cette réaction. Cette réaction complexe commence à la surface et s'étend vers le bas à mesure que l'oxygène pénètre. Le sulfure de fer, cependant, se formera à partir de fer (ferreux) réduit, de sorte que les saumures de cornichons sulfurées sont presque uniformément noires du haut vers le bas de la saumure et, vraisemblablement, ont l'odeur d'œuf pourri qui identifie H2S.

Rahn (1913) a été l'un des premiers à étudier le problème des saumures noires dans les cornichons. Il a découvert que la couleur noire résultait de la production de sulfure de fer causée par la réduction bactérienne du sulfate dans le gypse (CaSO4) à H2S, qui a ensuite réagi avec le fer pour produire le sulfure de fer noir.

Fabien et al. (1982) ont confirmé les travaux de Rahn et les ont étendus pour inclure une discussion sur la libération possible de sulfure d'hydrogène au cours de la décomposition des protéines par les bactéries. Bien que la production d'hydrogène sulfuré ait été bien documentée, les bactéries responsables n'ont pas été identifiées.

Le noircissement bactérien serait causé par Bacillus nigrificans, régénéré en B. mesentericus.

9. Études de fermentation en culture pure:

Etchells et al. (1964) ont rapporté les résultats de leur étude sur la fermentation en culture pure de concombres en saumure, une étude qui était d'une grande importance pour l'industrie du décapage. Ce travail a conduit au concept de développement de produits marinés « In-Container » ou « Prêt à manger » de toutes sortes.

Les procédés de production des cornichons à l'aneth prêts à manger et d'autres produits ont été décrits dans un brevet de service public par Etchells et al. (1968 B). Le processus impliquait le choc thermique et l'emballage aseptique du produit dans des récipients aseptisés, suivis d'un recouvrement avec de la saumure pasteurisée à 76,7 °C (170 °F) et refroidie à 4,4 °C (40 °F) et d'une inoculation avec des cultures pures d'acide lactique. bactéries qui ont entraîné une fermentation contrôlée.

Cependant, en essayant d'adapter le concept de culture pure aux cuves (de 2,25 à 13,5 MT ou de 2,5 à 15 tonnes de capacité) utilisées pour la fermentation en vrac des concombres, de nombreux problèmes ont été rencontrés économiquement qui n'ont pu être résolus. Cependant, une procédure de fermentation en vrac a depuis a été décrite, ce qui est pratique et si les étapes essentielles sont suivies, cela garantira contre les pertes par des organismes de détérioration de quelque nature que ce soit.

10. Fermentation contrôlée des concombres:

Il y a un certain nombre d'étapes dans le processus développé par Etchells et associés qui sont nouvelles. D'autres sont pratiqués dans l'industrie depuis au moins 50 ans. Néanmoins, toutes les étapes contribuent à faire progresser nos connaissances sur la science et la technologie de la fermentation du concombre.

Comme il n'était pas pratique de détruire les organismes contaminants par la chaleur, comme cela a été fait dans le processus de culture pure décrit ci-dessus, un lavage minutieux et une chloration en conteneur ont été utilisés pour réduire la contamination initiale par des micro-organismes, du chlore (environ 80 ppm) est ajouté à une saumure au salomètre à 25° et utilisée comme saumure de couverture. La saumure de couverture chlorée est soigneusement acidifiée avec de l'acide acétique (qualité alimentaire) ou son équivalent de vinaigre de 200 grains. La saumure de couverture est à nouveau chlorée, environ une demi-journée après l'ajout de la saumure de couverture.

Du sel est ajouté à la saumure de couverture pour maintenir la force de la saumure d'origine, qui autrement serait diluée par la teneur en eau (environ 95 %) des concombres. La quantité de sel ajoutée à la saumure de couverture au début et après 1 ou 2 jours dépendra de la taille des concombres saumurés.

Une fois l'ajout de sel initial équilibré, mais avant le deuxième ajout de sel et environ 3 ou 4 heures avant l'ajout de la ou des cultures de démarrage, de l'acétate de sodium est ajouté pour tamponner la saumure de couverture. Ce tampon est fait pour s'assurer que tous les sucres fermentescibles auront été utilisés pendant la phase active de la culture d'acide lactique. Sinon, les levures de fermentation tolérantes aux acides pourraient plus tard fermenter le sucre résiduel et produire des niveaux de dioxyde de carbone peut-être suffisants pour provoquer une certaine détérioration gazeuse.

Les inoculations peuvent être faites avec les 2 espèces de bactéries lactiques homo-fermentaires P. cerevisiae et L. plantarum ou bien L. plantarum seul. Il est très important que les ferments lactiques sélectionnés puissent donner des performances maximales dans les conditions optimales pour la fermentation. Ils doivent bien pousser à 23,9°-29,4°C (75°-85°F), ne pas être retardés par 6 à 8% de sel et produire un minimum de dioxyde de carbone. Les souches de P. cerevisiae ne doivent pas inhiber L. plantarum si les 2 espèces doivent être utilisées ensemble pour démarrer la fermentation.

La purge à l'azote est lancée dès que la cuve de concombres est étêtée, saumurée et acidifiée. Le type et le taux de purge dépendront des horaires pour différentes tailles de concombres et capacités de conteneurs. Etchells et al.(1975), « Il a été constaté à plusieurs reprises que la restriction d'une accumulation de dioxyde de carbone dans la saumure pendant toute la fermentation, en utilisant le processus contrôlé, empêche la formation de ballonnements. »


Les vaches sont-elles la plus grande source de méthane ?

Non, les vaches seules ne sont pas la plus grande source de méthane. Cependant, l'ensemble du bétail qui comprend les ruminants est la plus grande source de production de méthane du monde biologique vivant à l'échelle mondiale.

Il est à noter que, bien que les ruminants libèrent du méthane dans l'atmosphère, l'énorme quantité de méthane est en réalité libérée par les activités humaines qui augmentent les gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

Les vaches libèrent du méthane dans l'atmosphère en rotant ou en pétant ou à partir de la bouse de vache.

Lorsque tous les rejets de méthane des vaches et autres ruminants s'additionnent à grande échelle, cela devient en fait un énorme niveau de méthane.

Cette libération peut en fait avoir un impact important sur le changement climatique en réchauffant l'atmosphère terrestre en raison du rayonnement solaire piégé.

Aujourd'hui, les scientifiques s'inquiètent de la libération de méthane par les ruminants comme les vaches, les moutons, etc.

Les scientifiques trouvent de nouvelles façons de réduire la production de méthane provenant de la digestion des vaches en ajoutant des suppléments à leur alimentation.

Par exemple, les scientifiques essaient d'ajouter des algues à la nourriture des vaches en espérant que les algues puissent inhiber une enzyme spécifique impliquée dans la production de méthane pendant que la vache digère sa nourriture.

Cependant, il convient également de noter que le rejet de méthane par les ruminants est très très inférieur par rapport au rejet de méthane par d'autres activités humaines à l'échelle mondiale.


Diverses bactéries sur les fruits frais, les légumes varient selon le type de produit, les pratiques agricoles

Les fruits et légumes frais portent une abondance de bactéries à leur surface, qui ne causent pas toutes des maladies. Dans la première étude visant à évaluer la variété de ces bactéries non pathogènes, les scientifiques rapportent que ces bactéries de surface varient en fonction du type de produit et des pratiques de culture.

Les résultats sont publiés le 27 mars dans la revue en libre accès PLOS UN par Jonathan Leff et Noah Fierer à l'Université du Colorado, Boulder.

L'étude s'est concentrée sur onze types de produits qui sont souvent consommés crus et a révélé que certaines espèces comme les épinards, les tomates et les fraises ont des bactéries de surface similaires, la majorité de ces microbes appartenant à une même famille. Les fruits comme les pommes, les pêches et les raisins ont des communautés bactériennes de surface plus variables provenant de trois ou quatre groupes différents. Les auteurs ont également trouvé des différences dans les bactéries de surface entre les produits cultivés selon différentes pratiques agricoles.

Les auteurs suggèrent plusieurs facteurs pouvant contribuer aux différences qu'ils ont observées, notamment l'emplacement des exploitations, la température ou la durée de stockage et les conditions de transport. Ces bactéries de surface sur les produits peuvent avoir un impact sur la vitesse à laquelle les aliments se gâtent et peuvent être la source de microbes typiques sur les surfaces de cuisine. Des études antérieures ont montré que bien que ces microbes ne causent pas nécessairement de maladies, ils peuvent toujours interagir avec, et peut-être inhiber la croissance de microbes pathogènes. Les résultats de cette nouvelle recherche suggèrent que les gens peuvent être exposés à des bactéries sensiblement différentes selon les types de produits qu'ils consomment.


Comment l'eau de Javel tue les bactéries

Pendant 200 ans, l'eau de Javel a été le produit chimique de prédilection pour éliminer les germes, mais les scientifiques commencent tout juste à découvrir comment la substance caustique tue les bactéries et autres microbes.

Une équipe de biologistes moléculaires a maintenant révélé une partie du processus par lequel l'eau de Javel élimine les microbes par accident.

"Comme cela arrive si souvent en science, nous n'avons pas cherché à répondre à cette question", a déclaré Ursula Jakob de l'Université du Michigan, qui a dirigé l'étude. "Mais lorsque nous sommes tombés sur la réponse à mi-chemin d'un projet différent, nous étions tous très excités."

Jakob et son équipe étudiaient une protéine bactérienne connue sous le nom de protéine de choc thermique 33 (Hsp33), qui agit comme un « chaperon moléculaire », protégeant les protéines des réactions qui pourraient leur nuire. Le rôle de Hsp33 est particulièrement important lorsque les cellules sont stressées, par exemple lorsque les températures augmentent à cause de la fièvre.

« À haute température, les protéines commencent à perdre leur structure moléculaire tridimensionnelle et commencent à s'agglomérer et à former de gros agrégats insolubles, tout comme lorsque vous faites bouillir un œuf », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Jeannette Winter, l'une des chercheuses postdoctorales de Jakob. Comme un œuf à la coque, ces protéines ne peuvent jamais revenir à leur état antérieur et les cellules stressées finissent par mourir.

Jakob et son équipe ont découvert qu'un produit chimique particulier dans l'eau de Javel, l'hypochlorite, a un effet très similaire sur les protéines comme le fait le stress thermique. Tout comme la chaleur, l'hypochlorite provoque l'agglutination des protéines.

"De nombreuses protéines attaquées par l'hypochlorite sont essentielles à la croissance bactérienne, donc l'inactivation de ces protéines tue probablement les bactéries", a déclaré Marianne Ilbert, membre de l'équipe d'étude, également chercheuse postdoctorale dans le laboratoire de Jakob.

Bien que l'utilisation d'eau de Javel tue certainement les germes sur votre comptoir de cuisine ou dans votre baignoire, elle est également dangereuse pour l'environnement après avoir été lavée dans les égouts, ainsi que pour votre santé si la pièce dans laquelle vous travaillez n'est pas correctement ventilée. .

Les nettoyants à l'eau de Javel favorisent également un climat de germophobie en Amérique, ont déclaré certains experts, notant qu'il suffit d'essuyer les germes, pas de les tuer. L'utilisation excessive de produits antimicrobiens peut contribuer à la résistance aux antibiotiques en éliminant les germes les plus faibles et en ne laissant que ceux qui sont plus difficiles à tuer.

Les découvertes de Jakob et de son équipe, détaillées dans le numéro du 14 novembre de la revue Cellule, éclairent également la façon dont notre corps combat les infections bactériennes. Nos propres cellules immunitaires produisent de l'hypochlorite comme première ligne de défense pour tuer les microbes envahisseurs. Malheureusement, l'hypochlorite endommage également les cellules du corps et on pense que cela est la cause de lésions tissulaires sur les sites d'inflammation chronique.

L'étude a été financée par les National Institutes of Health, une bourse prédoctorale Rackham et une bourse postdoctorale de la Leopoldina Gesellschaft Deutscher Naturforscher.


Il a été démontré que les bactéries causent des caillots sanguins : la coagulation bactérienne dépend du regroupement

Selon de nouvelles recherches menées à l'Université de Chicago, à l'Institut national des allergies et des maladies infectieuses et à l'Institut Pasteur de Paris, les bactéries peuvent directement provoquer la coagulation du sang et du plasma humains.

La découverte améliorera la compréhension des scientifiques de la coagulation lors d'infections bactériennes et pourrait conduire à de nouvelles méthodes cliniques pour traiter des conditions médicales graves telles que la septicémie et l'anthrax.

On sait depuis longtemps que le sang coagule souvent lors d'une septicémie ou d'infections bactériennes, mais cela a généralement été considéré comme une réponse immunitaire et inflammatoire de l'hôte. On savait également que les bactéries peuvent activer des facteurs qui précèdent la coagulation, mais on ne savait pas auparavant que les bactéries peuvent dépasser le seuil de coagulation et provoquer la formation de caillots sanguins. Une fois qu'ils se forment, les caillots peuvent se développer et se propager. Bien que cela puisse aider à empêcher la dissémination de la bactérie à travers l'hôte, cela entraîne souvent de graves dommages vasculaires dus à des vaisseaux sanguins bloqués et blessés.

La clé de la formation de caillots est l'emplacement des bactéries, plutôt que le nombre total de bactéries ou leur niveau de concentration. En d'autres termes, pour les bactéries qui peuvent activer les facteurs de coagulation, la coagulation ne se produit que lorsqu'un groupe de bactéries se forme.

"Notre recherche démontre que la coagulation peut être contrôlée en modifiant la distribution spatiale, ou le regroupement, des bactéries", a déclaré Christian Kastrup, co-auteur de l'étude, assistant postdoctoral au Koch Institute for Integrative Cancer Research du Massachusetts Institute of Technology. "Par conséquent, considérer l'emplacement des cellules bactériennes, au lieu de simplement leur présence ou leur absence et leur nombre total, pourrait modifier considérablement notre compréhension de la coagulation."

Kastrup, qui a travaillé sur cette recherche en tant qu'étudiant diplômé au laboratoire Ismagilov du département de chimie de l'Université de Chicago, est le premier auteur de l'article de Nature. Rustem Ismagilov, professeur de chimie à l'Université de Chicago, est l'auteur correspondant. Des chercheurs de l'Institut national des allergies et des maladies infectieuses, de l'Institut Pasteur de Paris et du département Ben-May de recherche sur le cancer de l'Université de Chicago ont co-écrit l'article.

La coagulation peut se produire si suffisamment de protéases qui activent la coagulation s'accumulent près des bactéries, plutôt que de se diffuser. Cette recherche a utilisé Bacillus anthracis, l'agent pathogène responsable de l'anthrax (en utilisant une souche sûre qui n'infecte pas les humains). Il a constaté que dans le cas du sang humain, la coagulation nécessitait la sécrétion de la métalloprotéase à zinc InhA1, qui activait la prothrombine et le facteur X directement et non via le facteur XII ou les voies des facteurs tissulaires.

"Nous appelons ce mécanisme" quorum agissant "pour le distinguer du quorum sensing, dans lequel les bactéries coordonnent certaines actions en fonction, en partie, de leur densité", a déclaré Wei-Jen Tang, professeur au département Ben-May de recherche sur le cancer. .

Ce travail ouvre un nouveau champ d'étude, a-t-il ajouté. « Nous allons maintenant explorer les points communs de l'action en quorum et comment l'action en quorum peut affecter la dynamique évolutive. »

Les résultats de cette recherche ont de vastes implications, selon Ismagilov. "Les travaux soulignent l'importance de la distribution spatiale des bactéries, plutôt que simplement leur concentration moyenne dans le fonctionnement des réseaux biochimiques non linéaires", a-t-il déclaré.

L'Institut national de la santé, la National Science Foundation et l'Office of Naval Research ont soutenu la recherche.

Source de l'histoire :

Matériel fourni par Université de Chicago. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.


Pourquoi les bactéries produisent-elles H₂O₂ ? - La biologie

Résumé de l'article:

Bactéries de soufre vertes et violettes

Les bactéries du soufre sont des bactéries photosynthétiques à Gram négatif, anaérobies et filamenteuses. Au cours de la photosynthèse, la réduction du dioxyde de carbone en glucides n'utilise pas l'eau comme donneur d'électrons, mais le sulfure d'hydrogène (H2S), d'où leur appellation de bactéries sulfureuses (S). Selon leur teneur en caroténoïdes, les bactéries S sont identifiées comme des bactéries vertes et violettes. Les bactéries violettes apparaissent violettes ou brun rougeâtre, les bactéries vertes apparaissent sous forme de jaune vert, vert orange ou brun. La couleur du principal pigment photosynthétique, la bactériochlorophylle, n'est pas prise en compte car l'œil humain ne peut pas détecter son spectre d'absorption dans la région infrarouge. Les bactéries violettes et vertes sont des constituants biologiques importants du cycle du soufre atmosphérique. Il est indispensable de connaître les réactions du cycle du soufre, de comprendre le rôle de ces bactéries. Le soufre est présent dans la nature dans les acides aminés cystéine et méthionine, libre et combiné, états organique et inorganique ses transformations entre les états oxydé et réduit sont accomplies par les bactéries S. Ils oxydent le H2S en sulfate qui est la forme la plus appropriée de soufre essentiel utilisé par les plantes. L'oxydation anaérobie du soufre avec réduction des nitrates est également observée chez certaines bactéries S. Le sulfate est réduit et assimilé par les plantes et les microbes du sol. Le sulfate assimilé est incorporé dans les protéines dans des conditions aérobies. La réduction dissimilatoire du sulfate se produit avec la production de H2S. L'hydrogène est utilisé dans la réduction du sulfate en H2S via le sulfite, ce qui signifie que le sulfate est utilisé comme accepteur d'électrons terminal. Les bactéries S violettes et vertes coexistent dans des environnements aquatiques anaérobies riches en sulfures éclairés

Bactéries vertes S : Les bactéries vertes ne sont pas des cyanobactéries ou des algues bleu-vert car on peut supposer qu'elles appartiennent à un groupe différent de bactéries phototrophes de la famille des Chlorobiaceae. Les pigments photosynthétiques sont les bactériochlorophylles c, d ou e les caroténoïdes chlorobacténe, hydrochlorobacène, isorenieratene et -isorenieratene. Ils utilisent H2S, d'autres composés soufrés inorganiques réduits et H2 comme donneurs d'électrons. Une chose intéressante est qu'ils ne peuvent pas utiliser de sulfate comme source de soufre, ils ont besoin de sulfure pour répondre aux besoins biosynthétiques lors de la croissance avec H2 comme donneur d'électrons et également de la vitamine B12. Le soufre élémentaire produit par l'oxydation de H2S est déposé de manière extracellulaire sous forme de globules de soufre avant son oxydation en sulfate. Ils ne peuvent pas croître de manière photohétérotrophe en utilisant des composés organiques comme principal ou unique source de carbone en l'absence de réducteur inorganique. Ils peuvent photoassimiler des composés organiques comme l'acétate ou le pyruvate, mais seulement si H2S et CO2 sont présents en même temps. Ce sont des bactéries uniques (à l'exception de certaines archébactéries) qui utilisent le cycle de l'acide tricarboxylique réducteur (TCA) pour la fixation du CO2, d'autres bactéries utilisent le cycle de Calvin-Benson. Les genres importants de bactéries vertes S sont : Chlorobium, Chloropseudomonas (Prosthecochloris), Pelodictyon, Clathrochloris (Acalochloris) et Chlorobacterium (Chloroherpeton). Des bactéries vertes mais non soufrées (nonS) de la famille des Chloroflexaceae sont également présentes dans les habitats anaérobies. Elles sont différentes des bactéries vertes S par leur structure, leur nutrition, leur métabolisme et leur écologie, mais comme les bactéries vertes S, elles contiennent respectivement de la bactériochlorophylle c ou d et comme pigments majeurs et mineurs. Ce sont des photohétérotrophes, des photoautotrophes facultatifs ou des chimiohétérotrophes qui habitent généralement des sources chaudes contenant peu de matière organique. Ils dérivent des nutriments organiques des cyanobactéries et se trouvent toujours en association avec les cyanobactéries. Les principaux genres comprennent Chloroflexus, Oscillochloris, Chloronema et Heliothrix. Heliothrix se trouve uniquement dans les sources chaudes du parc national de Yellowstone et de l'ouest de l'Oregon.

Bactéries violettes S : Les bactéries pourpres S sont de la famille des Chromatiaceae, strictement anaérobies, photoautotrophes obligatoires habitent les eaux riches en sulfures. Le sulfure est généré par des bactéries sulfato-réductrices telles que Desulfovibrio, Desulfococcous, Desulfomonas, Desulfosarcina, Desulfolobus, Desulfobacter et Desulfococcus spp. Les pigments photosynthétiques sont les bactériochlorophylles a ou b, les caroténoïdes des groupes 1, 3 et 4. Le H2S, le soufre, le thiosulfate, l'hydrogène moléculaire et les composés organiques agissent comme des donneurs d'électrons. Toutes les bactéries violettes S fixent l'azote par photosynthèse. Ils peuvent pousser sur le pyruvate de manière hétérotrophe dans l'obscurité. Le H2S est oxydé via le soufre élémentaire en sulfate par le cycle de Calvin-Benson. Elle conduit toujours à une accumulation transitoire de soufre élémentaire sous forme de globules de soufre, de vacuoles gazeuses à l'intérieur du cytoplasme. Ils synthétisent également des granules de poly-β-hydroxybutyrate (PHB). Ces bactéries ont également des intrusions ou des repliements spéciaux dans la membrane cellulaire. Il en résulte une zone membranaire agrandie pour accueillir plus de centres d'activité respiratoire et photosynthétique. Les principaux genres sont : Thiospirillum, Chromatium, Ectothiorhodospira, Thiocystis, Thiocapsa, Lamprocystis, Thiodictyon, Thiopedia et Amoebobacter spp. Des bactéries violettes nonS sont également présentes et elles sont sensibles au H2S. Ils représentent les principaux genres Rhodospirillum, Rhodopseudomonas, Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodocyclus et Rhodobacter de la famille des Rhodospirillaceae. Ils oxydent le sulfure de manière anaérobie à très faible concentration en présence de lumière. Ils se produisent généralement dans les habitats d'eau douce où le sulfure est absent ou présent en concentration extrêmement faible et la matière organique est abondante. Ils peuvent photoassimiler une large gamme de composés organiques tels que les acides gras, les alcools primaires/secondaires, les acides organiques, les glucides, les protéines et les composés aromatiques. Certaines espèces effectuent également des processus simultanés de dénitrification et de fixation d'azote pour produire une forme réduite et combinée d'azote pour soutenir la croissance cellulaire.

Importance écologique de l'oxydation et de la réduction du soufre :
Le soufre est abondant dans la nature mais ses produits d'oxydation comme le sulfate sont la forme utilisable pour les plantes. Les anions sulfate solubilisent les sels inorganiques contenant des nutriments tels que le phosphore pour une utilisation végétale. Le sulfate empêche également l'alcalinité excessive due à la formation d'ammoniac par les micro-organismes. L'oxydation anaérobie du soufre associée à la réduction des nitrates est parfois un processus préjudiciable qui entraîne une perte de fertilité du sol. Le H2S produit par la réduction du soufre est hautement toxique pour la flore et la faune aquatiques, souvent associé à la mortalité des poissons. Dans les sols anaérobies gorgés d'eau tels que les rizières, le H2S peut endommager la végétation. Le H2S produit par réduction est une source importante de puissance réductrice pour soutenir la croissance des chimioautotrophes aérobies H2S ou des photoauto et photohétérotrophes anaérobies. Les bactéries réductrices de soufre et les bactéries phototrophes sont prédominantes dans les habitats de Sulfureta tels que les lacs stagnants riches en sulfates. Ces bactéries favorisent la formation de soufre élémentaire à partir de sulfates. Les dépôts géologiques de soufre se forment à partir des activités de ces bactéries. Les bactéries S contribuent également à la corrosion des tuyaux métalliques.


Pourquoi les bactéries produisent-elles H₂O₂ ? - La biologie

Nous avons tendance à penser que l'oxygène est essentiel à la vie car il est essentiel à la vie animale. Il nous semble étrange que cela ne soit pas pertinent, voire toxique pour certaines espèces. La vérité est que l'oxygène peut être assez destructeur car il réagit si facilement avec tant de choses. Nous, les animaux, obtenons notre énergie en décomposant la nourriture. Nous utilisons l'énergie pour fabriquer de l'ATP (la forme d'énergie que toutes nos cellules utilisent) et nous nous débarrassons de la matière sous forme de CO2 (que nous expirons), de l'eau (que nous urinons, transpirons, etc.) et d'autres déchets. Mais theres plus d'une façon de faire de l'ATP. Les premières bactéries ont évolué dans une atmosphère à très faible teneur en oxygène (0,01 % contre environ 20 % actuellement). Ils ont probablement décomposé des molécules complexes pour leur énergie et sont restés à l'écart de l'oxygène toxique. Leurs voies chimiques étaient différentes des nôtres.

Il y a environ deux milliards d'années, les bactéries responsables de la photosynthèse ont évolué. Ils ont pris du CO2 et de l'eau comme matières premières, et ont utilisé l'énergie de la lumière pour fabriquer des sucres, qu'ils pourraient ensuite décomposer en énergie pour fabriquer de l'ATP. L'oxygène qu'ils produisaient n'était qu'un déchet, mais il s'accumulait au fur et à mesure que les bactéries se multipliaient, conduisant finalement à l'atmosphère riche en oxygène que nous avons aujourd'hui. Avec l'oxygène, de nombreux autres types de molécules peuvent être fabriqués. Les nouveaux arrivants qui avaient besoin d'oxygène ont évolué.

La plupart des êtres vivants auxquels nous pensons font de la photosynthèse (plantes, algues, cyanobactéries, certaines autres choses) ou de la respiration cellulaire (animaux, champignons, plantes, protozoaires, certaines autres choses). Mais il existe d'autres voies énergétiques. Au fond de l'océan, les cheminées géothermiques sont entourées de communautés basées sur la dégradation des composés soufrés. Les bactéries vivent dans toutes sortes d'endroits et font beaucoup de choses que nous découvrons encore. Nous utilisons l'oxygène comme un endroit pour vider les électrons qu'il nous reste à la fin de la chaîne de transport d'électrons qui produit l'ATP. Il y a plus d'une façon de se débarrasser des électrons, cependant. Certaines bactéries utilisent du nitrate (NO3). D'autres utilisent du sulfate (SO4). Certains utilisent même du bicarbonate (HCO3). L'oxygène n'a donc rien de magique, les autres organismes s'en passent bien. L'oxygène interfère même avec certaines de ces voies, tuant les bactéries qui les utilisent.

Si vous vous intéressez aux bactéries, pensez à étudier la microbiologie.Nous en savons si peu à leur sujet qu'il reste de nombreuses espèces étonnantes à découvrir. Imaginez être la première personne à étudier tous les animaux sur un continent entier. La microbiologie est toujours comme ça.

Pour la plupart des organismes, ils utilisent l'oxygène pendant la respiration cellulaire comme accepteur d'électrons. Fondamentalement, l'oxygène accepte les électrons et se transforme en eau (H20) ou du dioxyde de carbone (CO2). Les bactéries anaérobies obligatoires survivent en l'absence d'oxygène car elles utilisent d'autres molécules comme accepteurs d'électrons primaires. Les accepteurs d'électrons courants utilisés par les bactéries anaérobies comprennent le sulfate, le nitrate, le fer, le manganèse et le mercure. Pour en savoir plus sur les microbes anaérobies obligatoires, consultez ce site Wikipédia :

Ou voir « respiration anaérobie » sur cet article sur la respiration cellulaire :

Eh bien, l'oxygène pour eux est toxique, en fait.

Les formes de vie de toutes sortes fonctionnent en utilisant des réactions chimiques qui produisent de l'énergie. L'oxygène est un gaz réactif et peut se combiner avec beaucoup de choses pour libérer de l'énergie, c'est pourquoi tant d'êtres vivants l'utilisent, mais il y a beaucoup d'autres produits chimiques qui fonctionnent également : il y a des bactéries qui photosynthétisent en utilisant du sulfure d'hydrogène au lieu de l'eau et produisent du soufre élémentaire au lieu de l'oxygène comme sous-produit, par exemple, et d'autres bactéries qui retirent les atomes d'oxygène des sulfates pour réagir avec le carbone, et encore d'autres bactéries (et certains champignons) qui fermentent les sucres pour produire du dioxyde de carbone et de l'alcool et/ ou acide acétique (vinaigre). Tant qu'il existe un moyen d'obtenir de l'énergie sans oxygène, il existe des bactéries qui peuvent vivre sans cet oxygène.


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