Amira Klouj

1. The promise of bioactive packaging to ensurefoodsafetyPotentialités des emballages bioactifs pour assurer la sécurité des aliments AmiraKlouj • 19 Janvier 2012 Anne-Marie Revol-Junelles StéphaneDesobry

2. Plan Introduction Emballages actifs: Définition, Fonctions et Applications Exemple des films de chitosane Généralités sur le chitosane: origine, structure et composition Formulation et caractérisations physico-chimique, mécanique et microbiologique Conclusions Perspectives 2

3. Introduction Conservation des aliments par ajout direct d'agent conservateur - Diffusion rapide - Risque de dégradation au cours de l'entreposage Films et enrobages bioactifs Polymères synthétiques - Impact sur l'environnement - Nécessité de recyclage, d'incinération ou de compostage Polymères biodégradables 3

4. EMBALLAGES ACTIFS - Définitions « Un type d’emballage qui change les conditions de conditionnement pour augmenter la durée de conservation ou pour assurer la sécurité et les propriétés sensorielles tout en maintenant la qualité de l’aliment ». « Un système d’emballage qui possède des caractéristiques en plus des propriétés barrières basiques, apportées par des ingrédients actifs ajoutés dans le système et/ou en utilisant des polymères actifs». (Duttaet al.,2009). - Fonctions Contrôle de la qualité des aliments Emettre Contrôler les échanges Absorber Oxygène Vapeur Inhibiteurs Oxygène Antimicrobiens Humidité Ethylène Emballages bioactifs Odeurs Ethylène Vapeur d’eau Arôme Prévenir les contaminations et/ou la prolifération microbiennes 4

5. Emballages Bioactifs - Propriétés • Prolonger la durée de conservation d’aliments périssables et assurer leurs innocuités. • Diffusion des substances actifs vers la matrice alimentaire via un relargage rapide et/ou contrôlé durant le stockage. - Atouts d’utilisation de biopolymères • Abondance dans la nature • Biodégradabilité • Non toxicité et comestibilité • Chitosane 5 • Guilbert et al., 1995 / Psomiaddouet al .,1996/ Coma et al., 2001/ Sebti et al., 2002 Navarro-trazagaet al., 2008

6. Chitosane : origine, structure et composition Dérivé désacétylé de la chitine Copolymère linéaire β (1-4) de N-acétyl D-glucosamine et de D-glucosamine n x Chitine ChitosaneE 6

7. Avantages d'utilisation du chitosane - Biodégradabilité - Biocompatibilité avec les tissus humains - Non toxicité - Activités antibactérienne et antifongique Propriétés fonctionnelles - Agent chélatant - Inhibiteur de la métabolisation des graisses « Fat blocker » - Anti-tumoral... Caractéristiques physico-chimiques - Masse moléculaire - Degré de désacétylation - Degré de polymérisation 7

8. Chitosane Facteurs affectant la Bio-activité du chitosane pH Gram +/- Taille d’inoculum [C]

9. Objectifs • - Etudier les effets antibactériens de chaque fraction de chitosane ( en fonction de la masse moléculaire) • - Formuler et caractériser les films à base de chitosane • -Tester l’activité antibactérienne des films formulés 9

10. Caractérisation physicochimiques des chitosanes utilisés FTIR SEC-MALLS • Estimation du poidsmoléculaire Détermination du degréd’acétylation Zetasizer • Détermination du potentielZêta HMW: High molecularweight MMW: Medium molecularweight LMW: Lowmolecularweight 10

11. Formulation des films et des enrobages Méthode de “coulée continue” ou casting Solution d’acideacétique à 1 % + la poudre de chitosane (1%;w/v) Etape 1 Solubilisation et homogénisation Etape 2 Filtration Etape 3 Dégazage • Solution d’enrobageou de pulvérisation Etape 4 Etalement des solutions filmogènessur un support en téflon • Boîte de Petri avec un revêttement en téflon Etape 5 Séchage par évaporation du solvant 11 • Films

12. 4 cm 2 cm 1 cm 2 cm 1 cm Caractérisations physico-chimique et mécanique des films Mesure de la perméabilité à la vapeur d’eau Détermination des isothermes de sorption par DVS Analyse des spectres IR par FTIR Détermination des propriétés mécaniques 6 cm 1 cm 1 cm 12

13. Résultats de la perméabilité à la vapeur d’eau • -Augmentation de la perméabilité à la vapeur d’eau des films en fonction de la masse moléculaire • Nature hydrophile du bio-polymère • Grande capacité à absorber les molécules d’eau disponibles • -L’ajout du glycérol provoque une diminution de la perméabilité à la vapeur d’eau des films indépendamment de la masse moléculaire du chitosane utilisé 13

14. Propriétés mécaniques Propriétésmécaniques (ModuleElastiqueEM, Allongement à la rupture E, et Force maximale à la rupture TS) des films de chitosane. G: glycerol • AEpaisseur des films: 36 ± 6 µm (3 répétitions ). 14

15. Evaluation du pouvoir antibactérien Bactéries pathogènes majeures en industrie alimentaire Listeria monocytogenes Escherichia coli Salmonella enterica Staphylococcus aureus Trois méthodes utilisées Numération bactérienne Diffusion sur agar Mesure de l’absorbance en microplaque Suivie de la croissance bactérienne au cours du temps suite à l’action du chitosane Visualisation de l’effet antibactérien Evaluation du taux de réduction bactérienne après le traitement au chitosane 15

16. Evaluation du pouvoir antibactérien Mesure de l’absorbance en microplaque Suivie du comportement de E .coli CIP 54-8 traitée par différentes solutions de chitosane N0 = 103ufc/ml 16

17. Evaluation du pouvoir antibactérien Numération bactérienne • Effet du traitement par différentes solutions de chitosane sur la croissance • d’ E .coli CIP 54-8 N0 = 103ufc/ml 17

18. Evaluation du pouvoir antibactérien Diffusion sur agar Effet antibactérien des chitosanes contre Listeria monocytogenes, Staphyloccocus aureus (1, 2 and 3: solutions de HMW, MMW and LMW à pH 6, respectivement; 4, 5, and 6: solutions de HMW, MMW et LMW à pH 4; 7, 8 and 9: films de HMW, MMW et LMW films). 18

19. Conclusions • Les films de chitosane formulés ont montré: • Faibles propriétés barrières à la vapeur d’eau • Augmentation de la PH2O avec la masse moléculaire • Plastification des films améliore la perméabilité à la vapeur d’eau • Bonnes propriétés mécaniques • Pas d’effet de la masse moléculaire pour les films non plastifiés • L’ajout du glycérol modifie les propriétés mécaniques • Un pouvoir antibactérien

20. Perspectives - Amélioration des propriétés des films de chitosane par association avec d’autres molécules (plastifiantes, antibactériennes, anti-oxydantes). - Application des emballages à base de chitosane pour préserver des produits laitiers (fromage) sous forme de solution de pulvérisation (enrobages) ou sous forme de films. - Etude de transfert de matière des groupements bioactifs vers la matrice alimentaire.

21. Merci pour votre attention