Impact de la technique de superchilling sur la conservation des saumons frais

Impact of the superchilling technique on the preservation of fresh salmon

• Auteur / Autrice : Pierre Collin
• Direction : Florence Dubois-Brissonnet, Graciela Alvarez
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MICALIS- Microbiologie de l'Alimentation au service de la santé humaine
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : UMR Micalis - Pôle Risques- Equipe B2HM Bioadhésion Biofims et Hygiène des Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech

Mots clés

Mots clés libres

Superchilling

Microbiologie

Procédés alimentaires

Métabarcoding

Adaptation

Qualité organoleptique

Superchilling

Microbiology

Food processes

Métabarcoding

Adaptation

Organoleptic quality

Résumé

L'objectif de ce projet de thèse est de comprendre l'impact du superchilling, technique innovante de réfrigération( -1 à -2°C en dessous de la température de congélation commencante), sur la qualité microbiologique et physico-chimique du poisson frais. Du point de vue de la qualité microbiologique, l'objectif est d'évaluer et de comprendre le comportement des populations bactériennes psychrotrophes du poisson pendant la conservation des produits. La diversité et l'évolution quantitative des communautés bactériennes naturelles du saumon frais seront tout d'abord étudiées par metabarcoding de l'ADNr 16S et dénombrement de la flore totale en fonction des scénarios de température choisis. Le procédé de réfrigération à 2°C sera toujours utilisé comme témoin. Afin d'étudier ensuite le comportement de certaines bactéries contaminantes d'altération ou pathogènes au sein des communautés naturelles du poisson, le doctorant effectuera des challenge-tests en ensemençant artificiellement des bactéries psychrotrophes telles que Listeria monocytogenes, au sein d'un microbiote reconstitué à partir des espèces majoritaires identifiées à l'étape précédente. Les bactéries inoculées seront suivies au sein des communautés par dénombrement en milieux sélectifs ou par PCR en temps réel. Les paramètres caractéristiques de la croissance ou de la survie bactérienne seront alors déterminés à l'aide de modèles mathématiques afin de déterminer les interfaces croissance/absence de croissance et de prédire la durée de conservation en fonction du scénario de conservation. Enfin, le doctorant étudiera l'impact de la technique de superchilling sur l'adaptation au froid du pathogène alimentaire Listeria monocytogenes. Le niveau d'adaptation au froid sera caractérisé par un suivi de l'expression des gènes codant les protéines de stress froid. La tolérance acquise à basse température, potentielle conséquence de cette adaptation, sera ensuite évaluée par détermination de la capacité de la bactérie adaptée à se développer plus ou moins vite lors d'une seconde étape de réfrigération dans une gamme de température simulant des niveaux de froid utilisés chez le consommateur (4°C à 8°C). Le deuxième grand objectif du projet de thèse est de mettre en évidence l'évolution des paramètres de qualité physico-chimique et microstructurale des produits. La microstructure de la matrice poisson (taille, forme et localisation des cristaux de glace) sera évaluée à l'aide de la microtomographie à rayons X (µCT RX), ce qui permettra d'obtenir à la fois la fraction de glace, la distribution et la taille des cristaux de glace à l'intérieur des produits. Les paramètres de qualité physico-chimiques et organoleptiques (pH, texture, couleur, perte d'eau) seront également caractérisés. Des modèles de type cinétique de dégradation seront développés afin de décrire les évolutions des fractions de glace et des indices de qualité en fonction de différentes conditions de superchilling (différentes températures d'entreposage). Une potentielle corrélation sera recherchée entre ces évolutions et celles des populations bactériennes.

The objective of this thesis project is to understand the impact of superchilling, an innovative refrigeration technique (-1 to -2°C below the initial freezing temperature), on the microbiological and physicochemical quality of fresh fish. From a microbiological quality perspective, the aim is to assess and comprehend the behavior of psychrotrophic bacterial populations in fish during product storage. The diversity and quantitative evolution of natural bacterial communities in fresh salmon will first be studied using 16S rRNA metabarcoding and total flora enumeration based on selected temperature scenarios. Refrigeration at 2°C will always be used as a control. To investigate the behavior of certain contaminating spoilage or pathogenic bacteria within the natural fish communities, the doctoral candidate will conduct challenge tests by artificially inoculating psychrotrophic bacteria such as Listeria monocytogenes into a microbiota reconstituted from the dominant species identified in the previous step. The inoculated bacteria will be tracked within the communities through enumeration on selective media or real-time PCR. Characteristic parameters of bacterial growth or survival will then be determined using mathematical models to establish growth/no-growth interfaces and predict shelf life based on the storage scenario. Finally, the doctoral candidate will study the impact of the superchilling technique on the cold adaptation of the foodborne pathogen Listeria monocytogenes. The level of cold adaptation will be characterized by monitoring the expression of genes encoding cold stress proteins. The acquired tolerance to low temperatures, a potential consequence of this adaptation, will then be assessed by determining the bacterium's ability to grow more or less rapidly during a second refrigeration step at temperatures simulating those used by consumers (4°C to 8°C). The second major objective of the thesis project is to highlight the evolution of physicochemical and microstructural quality parameters of the products. The microstructure of the fish matrix (size, shape, and location of ice crystals) will be evaluated using X-ray microtomography (µCT RX), which will provide information on ice fraction, distribution, and size within the products. Physicochemical and organoleptic quality parameters (pH, texture, color, water loss) will also be characterized. Kinetic degradation models will be developed to describe the changes in ice fractions and quality indices under different superchilling conditions (different storage temperatures). A potential correlation will be sought between these evolutions and those of bacterial populations.