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INRS-Institut Armand-Frappier
531 Blvd. des Prairies, Laval,Qc, Canada H7V 1B7e.mail: [email protected]
Monique Lacroix, Ph.D.Professeur
Molécules naturelles bioactives
et
préservation des aliments en traitement seul ou combiné
Traitements pour la Preservationdes Aliments
CongélationChauffage
FumageLyophilisation
Emballage sous Atmosphère Modifiée
Coût des Pertes Alimentaires
Coût total: $500 Millions/an
Viande, Poulet et Poissons estimé à$ 200 Millions / an
Bactéries Pathogènes Importantes dans les Aliments
Campylobacter E.coli
Shigella
Listeria Salmonella
Maladies Alimentaires au Canada
Bacillus cereus : 25 000 cas/an
Staphylococcus aureus : 100 000 cas/an
Shigella : 19 000 cas /an
Salmonella choleraesuis: 630 000 cas/an, $ 98 Millions
Listeria monocytogenes : 2 800 cas /an,
Campylobacter jejuni :16 000 cas /anSource: Répertoire des microorganismes
E.coli 0157H7 : 13 000 cas / an pathogènes transmis par les aliments, Gélinas P.1995. La Fondation des
Gouverneurs
Mortalité
30 % du taux de mortalité mondial est dû àdes maladies alimentaires
Au Canada, 50% du taux de mortalité lié àdes maladies alimentaires est dû à la
consommation de poulet
Coût dû aux maladies alimentaires$ 1 Milliards / an
Molécules naturelles bioactives
et la
Préservation des aliments
Antimicrobiens naturels connusAcide organiques ex: viandes
Antimicrobiens provenant des produits animauxex: Lactoferrine sur la viande
Lactoperoxydase dans le lait cru des pays tropicaux
Lysozyme dans le fromage
Chitosane ex: levures et moisissures
Bactériocines
Composés antimicrobiens naturels
Remplacer les antimicrobiens synthétiques par des composés naturels
Avantages:
Défis scientifique:
Instabilité dans le temps et selon l ’environnement
Insolubilité
Très peu d ’études ont été réalisées dans des systèmes alimentaires
Huiles essentiellesHuiles essentiellesContribue au goContribue au goûût, posst, possèèdent des proprident des propriééttéés s antioxydantesantioxydantes et antimicrobienneset antimicrobiennes
Applications dans les aliments: efficacitApplications dans les aliments: efficacitéé ddéépend pend du composdu composéé et de la composition de let de la composition de l’’aliment aliment
La concentration minimale inhibitrice est La concentration minimale inhibitrice est diffdifféérente drente d’’un composun composéé àà ll’’autre. autre.
Une huile peut être efficace contre une bactUne huile peut être efficace contre une bactéérie rie mais pas nmais pas néécessairement contre toutes les cessairement contre toutes les bactbactééries. ries.
Composés Naturels Antimicrobiens
Remplace les composés synthétiques par des composés naturels
Défi scientifique:Instabilité et dépend de la composition de
l’alimentL’immobilisation dans des enrobages
est une bonne alternative
Avantages:
Facteurs de considérationMicroorganismes à contrôler
Mécanisme d ’action des composés
Effets des combinaisons de traitements
Conditions environnementales de l ’aliment et propriétés de l ’extrait
Coût de production
Réglementation
L ’amélioration du temps de conservation doit être démontré dans l ’aliment
•• MonoterpMonoterpèènes phnes phéénoliquesnoliques•• MonoterpMonoterpèènes hydrocarbonnes hydrocarbonééss
ThymolCarvacrolEugénol
Constituants majoritaires:
Varie en fonction de:
- Origine géographique- Partie de la plante utilisée- Stade de développement dela plante
Huile Huile Principe actifPrincipe actifOriganOrigan CarvacrolCarvacrol
SerpoletSerpolet Thymol CarvacrolThymol Carvacrol
Thym satureioideThym satureioide BornBornééolol--CarvacrolCarvacrol
PalmarosaPalmarosa GGééraniolraniol
PimentPiment EugEugéénolnol
CuminCumin CuminaldCuminaldééhydehyde
Cannelle Cannelle EugEugéénolnol
Bacteria carvacrol geraniol citral terpineol perillaldehyde eugenol linalool Citronellal
E. coli + + - + + + + -E. coli 0157:H7
+ + + + + + + -Salmonella typhimurium + + + + + + + -Listeria monocytogenes + + + + + + - +
Vibrio vulnificus
+ + + + + + + +
(Kim et al., 1995)
Mécanisme d ’actions
Altération de la structure et de la fonctionnalité de la membranecellulaire
Effet sur le gradient de pH
Arrêt de la synthèse d’ ATP et des acides nucléiques
Réduction du métabolisme cellulaire
Altération de la respiration cellulaire
A: Non traitée / B: Traitée (Burt et Reinders., 2003)
Polymère naturel
Agent plastifiant
Réticulation
Solution filmogène
Huile essentielle
Émulsifiant
Homogénéisation
Films antimicrobiens contenant des huiles Films antimicrobiens contenant des huiles essentielles sur essentielles sur E.coliE.coli 0157:H7 inocul0157:H7 inoculéée sur e sur
le boeufle boeuf
2,02,22,42,62,83,03,23,43,63,84,0
0 2 4 6 8Temps (jour)
Log
UFC
/CM
2
Beef without film
film with P extract
Film with P + O extract
Film + O extract
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
0 2 4 6 8
Temps ( jour )
Log
UFC
/cm
2
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7
Days
Tota
l phe
nols
(mg
EAG
/g fi
lm)
1
2
3
Taux de libération
Contrôle de la flore microbienne
ImmobilizationImmobilization des huiles essentielles sur des des huiles essentielles sur des films pour protfilms pour protééger la qualitger la qualitéé de la de la bolognebologne
ÉÉvaluationvaluation de la de la croissancecroissance de de E.coliE.coli sursur le le boeufboeuf
ÉÉvaluationvaluation de de S.typhimuriumS.typhimurium et et LL. . monocytogenesmonocytogenessursur la la bolognebologne
ÉÉvaluationvaluation du du tauxtaux de de liblibéérationration des des composcomposééssactifsactifs du film du film àà la la viandeviande
EffetEffet antimicrobienantimicrobien des Films des Films àà base base dd’’alginatealginate contenantcontenant des des huileshuiles essentiellesessentiellescontrecontre E.coliE.coli pour la pour la prprééservationservation du du boeufboeuf
Log CFU Log CFU / cm/ cm22
TraitementTraitement J 1J 1 J 2J 2 J 3J 3 J 4J 4 J 5J 5
sans filmsans film 3.33.3 3.23.2 3.23.2 3.13.1 3.13.1
OO 3.33.3 3.13.1 3.03.0 3.13.1 1.31.3
CC 3.33.3 2.22.2 2.02.0 1.91.9 1.81.8
SS 3.33.3 2.62.6 2.02.0 2.02.0 2.02.0
TraitementTraitement J 1J 1
Listeria Listeria SalmonellaSalmonella
J 4J 4
Listeria SalmonellaListeria Salmonella
J 5J 5
Listeria SalmonellaListeria Salmonella
OO 3 33 3 1.6 2 1.6 2 00 22
CC 3 33 3 00 1 1 00 11
SS 3 3 3 3 1.5 21.5 2 0 0 22
Effet des films sur L.monocytogenes et S.typhimuriumdurant l’entreposage de la bologne
TraitementTraitement J 2J 2 J 3J 3 J 4J 4
OO 1717 6363 6666
CC 2020 7272 7878
SS 6262 8484 8484
J 5J 5
7272
8989
9696
Taux de libération des composés actifs
S. typhi
0
1
2
3
4
5
6
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25
Irradiation dose (kGy)
Log
CFU
/g0
1
2
3
4
5
6
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Irradiation dose (kGy)
Log
CFU
/g
E.coli
Irradiation sous air de la viande haché en présence d’huiles essentielles
Irradiation sous MAP
0
1
2
3
4
5
6
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Irradiation dose (kGy)
Log
CFU
/g
E. coli S. typhi
D10 (kGy) Sensitivity Rel. D10 (kGy) Sensitivity Rel.
Contrôle 0.126 +/-0.004 1.00 0.526 +/-0.016 1.00
MAP 0.086 +/-0.003 1.46 +/- 0.10 0.221 +/-0.019 2.38 +/- 0.28
Additif 0.055 +/-0.001 2.29 +/- 0.11 0.254 +/-0.010 2.07 +/- 0.14
MAP+ 0.046 +/-0.001 2.74 +/- 0.15 0.053 +/-0.010 9.92 +/- 0.49Additif
Sensibilité relative MAP + Composés naturels + Irradiation
Storage time (d)lo
g C
FU/g
0
2
4
6
8
10
12
14
ControlBase EO09EO18
abc
d
a
b
cd
a
bc
d
1 3 7 9 14 19
Application sur des crevettes et Irradiation
Storage time (d)
log
CFU
/g
0
2
4
6
8
10
12
14
ControlBase EO09EO18
a abb
a
b
b
a
a aba b
a
bba
b
aa
a
a aa
b
1 3 7 9 14 19
Additifs seuls Additifs et Irradiation
Times (days)
0 5 10 15 20 25
Typ
e of
coa
ting
EO18
EO09
Base
Control
Irradiated Unirradiated
*
Temps de conservation des crevettes durant L’entreposage
Résultats exprimés en terme de temps pour atteindre (107 UFC/g)
Storage time (d)
0 5 10 15 20 25
Log
CFU
/g
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 kGy1 kGy2 kGy
Storage time (d)
0 5 10 15 20 25
log
CFU
/g
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 kGy1 kGy2 kGy
Population bactérienne dans de la pizzas après irradiationEt combinaison avec l’enrobage bio actif
Irradiation seul Irradiation + enrobage
Times (days)
0 5 10 15 20 25
Irra
diat
ion
dose
s
2 kGy
1 kGy
0 kGy
CoatedUncoated
*
Shelf life periods of pizza during refrigeration as affectedby gamma irradiation and edible coating
Results are expressed in terms of time to reach the onset of spoilage (106 CFU/g)(*) The onset of spoilage was not reached at the end of the experiment period (21 d)
Conservation bConservation bœœuf hachuf hachéé par par un mun méétabolite bacttabolite bactéérien: la rien: la nisinenisine
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Temps (heures)
Log
UFC
S. a
ureu
s/g
Figure 5b : Inhibition de la croissance de Staphylococcus aureus inoculé dans des échantillons de bœuf haché mi-maigre traités avec 1000 UI/g de nisine libre ou encapsulée. (∋) S. aureus seul; (∀) Billes sans nisine; (4) nisine libre (1000 UI/g); (6) nisine encapsulée (1000 UI/g).
Nous avons été les premiers à démontrer
l ’amélioration de la
sensibilisation de bactéries pathogènes
sous des conditions compatibles avec
l ’industrie alimentaire
Plus de 200 extraits ont été étudiés et 66 ont étésélectionnés et sont à l ’étude en ce moment
Mesure de l ’ efficacité (CMI:CMT)
contre la croissance de 5 bactéries pathogènes
E.coli; S. typhimurium;S.aureus;Shigella;Campylobacter
Vérifié seuls et en combinaisons de traitements
RemerciementsRemerciements
CORPAQCORPAQMDS MDS NordionNordionCRSNGCRSNG
Merci!