Composés phénoliques antimicrobiens d’origine végétale pour la conservation des aliments – ACTIPHEN

Les extraits végétaux sélectionnés par la société Nat’ex Biotech et l’Université de Toulouse et préparés par l’Université de Toulouse sont en priorité des co-produits de la valorisation de fruits ou de plantes aromatiques et médicinales comestibles (ex : écorces de grenade, noyaux de pruneau, feuilles d’eucalyptus ou de thé vert…). L’objectif applicatif est de sélectionner des extraits adaptés à une incorporation (i) directe dans des aliments périssables (ex : viande hachée de bœuf crue) ou (ii) dans des matériaux au contact des aliments (ex : emballages actifs). La stratégie scientifique repose sur une intégration de compétences en chimie analytique (Université de Toulouse et ISA, Université Lyon 1), microbiologie alimentaire (BioDyMIA, Université Lyon 1), science et technologie des matériaux (BioDyMIA, PTI Alimentec & Addikem/Addiplast) et approches chimiométriques (ISA).

Un pré-criblage d’extraits a été effectué sur la base de leur activité vis-à-vis de micro-organismes altérants ou pathogènes susceptibles de contaminer des aliments, de leur innocuité (évaluée par des tests in vitro de cytoxicité), de leurs propriétés physico-chimiques (solubilité, réactivité…) et de leur composition chimique. La combinaison d’approches de planification expérimentale et chimiométriques a permis de sélectionner des procédés d’extraction ou fractionnement adaptés et d’évaluer les relations composition chimique-activité des extraits pour un fractionnement bioguidé. Parallèlement, des essais avec 117 phénols connus (stilbènes, acides benzoïques et cinnamiques, coumarines, flavones, etc.) à large spectre antimicrobien et de propriétés physico-chimiques variables ont permis d’obtenir un jeu de données qui a été exploité pour déterminer les relations entre structure et activité antimicrobienne des phénols dans différentes conditions par une approche QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship).
La plupart des études sur l’activité antimicrobienne des extraits végétaux ont été effectuées in vitro dans des milieux de culture de structure et de composition moins complexes que des matrices alimentaires : aussi, l’activité antimicrobienne des extraits et des molécules retenus suite au pré-criblage a été évaluée avec des modèles de matrices alimentaires (ex : milieux de culture supplémentés en protéines et/ou émulsionnés avec des matières grasses de façon à apprécier l’effet des interactions des composés phénoliques avec ces composés sur leur action antimicrobienne).

Des essais d’incorporation des extraits ou de phénols connus par voie fondue dans la masse de polymères (polypropylène (PP), polyéthylène linéaire de basse densité (LLDPE), acétate d’éthylène vinyle (EVA)) présentant des polarités et des températures de fusion variables ont débuté.
Cette étape mobilise la société Addikem/Addiplast (fabricante de mélanges maîtres), la Plateforme Technologique d’Innovation dédiée au couple aliment-emballage d’Alimentec, le laboratoire BioDyMIA (caractérisation des matériaux antimicrobiens) et l’Université de Toulouse (chimie analytique).
Les compétences en analyse de surface de l’ISA (ToF-SIMS, XPS) permettent d’étudier la localisation et l’état d’association des phénols antimicrobiens dans les matériaux élaborés. Le transfert de ces mêmes phénols de ces matériaux vers des modèles de matrices alimentaires en contact est également étudié.

Articles dans des revues internationales à comité de lecture

Léonard L., Bouarab Chibane L., Ouled Bouhedda B., Degraeve P., Oulahal N. (2016). “Recent advances on multi-parameter flow cytometry to characterize antimicrobial treatments.” Frontiers in Microbiology 7, article n° 1225 (revue)

Bouarab-Chibane, L., Ouled-Bouhedda B., Léonard, L., Gemelas, L., Bouajila, J., Ferhout, H., Cottaz, A., Joly, C., Degraeve, P., Oulahal, N. (in press). Preservation of fresh ground beef patties using plant extracts combined with a modified atmosphere packaging. European Food Research and Technology. DOI 10.1007/s00217-017-2905-3. (article original de recherche)

Article dans une revue nationale à comité de lecture

Oulahal N., Bouarab Chibane L., Léonard L., Trinh Thi Thanh N., Degraeve P. (2017). Les extraits végétaux : une alternative à certains conservateurs et biocides ? Industries Alimentaires et Agricoles, Février-Mars, 12-15.

Communications dans des congrès internationaux

Bouajila J., Herzi N., Camy S., Romdhane M., Condoret J.S. (2015). Comparison of different methods for extraction from medicinal plants: Yield, chemical composition and biological activities. International Conference on Food Chemistry & Technology, November 16-18, San Francisco, USA. (communication orale)

Bouarab Chibane L., Degraeve P., Oulahal N. (2017). Monitoring the response of Staphylococcus aureus to antimicrobial plant phenolics by multiparameter flow cytometry. FEMS 2017, 7th Congress of European Microbiologists, July 9-13, Valencia, Spain. (communication par affiche)

ACTIPHEN vise à évaluer le potentiel d’extraits de végétaux (eucalyptus, thé vert, grenade, raisin, pruneaux…) contenant des phénols antimicrobiens de 150 à 3000 g.mol-1 de masse moléculaire pour la conservation des aliments. Ce choix est notamment justifié par les observations suivantes :
- (i) l’activité antimicrobienne des phénols présents dans les extraits végétaux a été évaluée de façon moins systématique que leur activité antioxydante
- (ii) les extraits végétaux antimicrobiens les plus étudiés sont les huiles essentielles : en plus de présenter un coût plus élevé que d’autres extraits, elles contiennent des composés très peu solubles dans l’eau et volatils donc souvent odorants, deux facteurs constituant souvent une limite à leur emploi pour la conservation des aliments
Les extraits végétaux sélectionnés et préparés par la société Nat’ex Biotech et le laboratoire IMRCP, (Université Paul Sabatier) seront en priorité des co-produits de la valorisation de fruits ou de plantes aromatiques et médicinales comestibles (feuilles, écorces,…). L’objectif applicatif est de sélectionner des extraits adaptés à une incorporation (i) directe dans des aliments périssables (ex : viande fraîche) ou (ii) dans des matériaux au contact des aliments (ex : emballages actifs).La stratégie scientifique repose sur une intégration de compétences en chimie analytique (IMRCP et ISA, Université Lyon 1), microbiologie alimentaire (BioDyMIA, Université Lyon 1), science et technologie des matériaux (BioDyMIA & sous-traitant) et approches chimiométriques (ISA). Un pré-criblage d’extraits sera effectué sur la base de leur activité vis-à-vis de micro-organismes altérants ou pathogènes susceptibles de contaminer des aliments, de leur innocuité (évaluée par des tests in vitro de cytoxicité), de leurs propriétés physico-chimiques (solubilité, sensibilité à l’oxydation…) et de leur composition chimique. La combinaison d’approches de planification expérimentale et chimiométriques permettra de sélectionner des procédés d’extraction ou fractionnement adaptés et d’évaluer les relations composition chimique-activité des extraits pour un fractionnement bioguidé.Parallèlement, des essais avec un ensemble de phénols connus à large spectre antimicrobien et de propriétés physico-chimiques variables permettront d’obtenir un jeu de données qui sera exploité pour déterminer les relations entre structure-réactivité et activité antimicrobienne des phénols dans différentes conditions par une approche QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship). La plupart des études sur l’activité antimicrobienne des extraits végétaux ont été effectuées in vitro dans des milieux de culture de structure et de composition moins complexes que des matrices alimentaires : aussi, l’activité antimicrobienne des extraits et des molécules retenus suite au pré-criblage sera évaluée avec des simulants alimentaires (ex : milieux de culture supplémentés en protéines et/ou émulsionnés avec des matières grasses de façon à apprécier l’effet des interactions des phénols avec ces composés sur leur action antimicrobienne). Des essais d’incorporation des extraits ou de phénols connus par voie fondue dans la masse de polymères (polypropylène (PP), polyéthylène basse densité (LDPE), acétate d’éthylène vinyle (EVA)) présentant des polarités et des températures de fusion variables seront effectués. Cette étape mobilisera la société Addikem (fabricante de mélanges maîtres), un sous-traitant du projet tel que la Plateforme Technologique d’Innovation dédiée au couple aliment-emballage d’Alimentec et les laboratoires BioDyMIA (caractérisation des matériaux antimicrobiens) et IMRCP (chimie analytique). Les compétences en analyse de surface de l’ISA (ToF-SIMS, XPS) permettront d’étudier la localisation et l’état d’association des phénols antimicrobiens dans les matériaux élaborés. Le transfert de ces mêmes phénols de ces matériaux vers des simulants alimentaires en contact sera également étudié.