INRS-Institut Armand-Frappier

531 Blvd. des Prairies, Laval,Qc, Canada H7V 1B7e.mail: monique.lacroix@inrs-iaf.uquebec.ca

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!