Monique Lacroix, Ph.D.Professeur
Laboratoires de recherche en Sciences Appliquées à l’AlimentationINRS-Institut Armand-Frappier
Université du Québec531 Blvd. des Prairies, Laval,Qc, Canada H7V 1B7
Tel: 1 450 687 5010 poste 4489Fax: 1 450 687 5792
e.mail: [email protected]: www.labo-resala.com
www.iaf.inrs.ca Laboratoires de Recherche en
Sciences Appliquées à l’Alimentation
Utilisation d’extraits d’épices et d’enrobages naturels pour préserver la qualité des aliments
transformés
pH
Facteurs affectant la croissance
Groupes
Fortement acidesAcidesMoyennement acidesPeu ou pas acides
pH
< 3.73.7-4.64.6-5.3> 5.3
Fruits
Légumes
Viandes-lait
pH optimum de la majorité des bactéries: 6.5-7.5
exception: Milieux acide: acidophiles: Mycètes, bactéries lactiques bactéries acétiques: Acetobacter aceti
(transforme alcool en acide acétique)Milieux alcalin: Alcaligenes et Vibrio
MoisissuresLevures
Bactéries lactiques:pH 4.5 – 9.0
Autres bactériespH 4.5 à 9.0
L’Aw : ACTIVITÉ DE L’EAU
Aw=disponibilité de l’eau = eau libre :
Facteur le plus important pour contrôler la qualité des alimentsPression de vapeur de l ’eau dans l ’aliment (P) / pression de vapeur de l ’eau (Po)
Aw et croissance microbienne
0.93 - 0.96 (G -) surtout (Pseudomonas, Enterobacteriacea) Bactérie sporulantes0.94 Lactobacillus
0.91 - 0.88 Majorité des bactéries
0.88 Levures
0.86 Staphylococcus aureus (tolère le sel)
0.80 Moisissures
Aw de quelques groupes d ’alimentsFruis et végétaux frais, viande, poisson
0.98 - 1Viande cuite 0.95-0.98
Fromage 0.91-0.95
Saucisses 0.87 -0.91
Riz cuit 0.8-0.87
Confitures 0.75-0.80
Bonbons, fruits secs 0.60-0.75
Épices, vermicelles, lait en poudre 0.2-0.6
Les conséquences des maladies Les conséquences des maladies alimentaires: Importance de alimentaires: Importance de
préserver la qualité des préserver la qualité des alimentsaliments
Mortalité: Toxines bactériennes (tétrotoxine)Mortalité: Toxines bactériennes (tétrotoxine) SalmonellaSalmonella: endocardite, : endocardite, artérioscléroseartériosclérose, , osto osto
myélitemyélite Salmonella, Shigella, YersiniaSalmonella, Shigella, Yersinia: : arthritearthrite dans les dans les
jenouxjenoux Listeria:Listeria: méningite, méningite, avortementavortement, , séquelles au cerveauséquelles au cerveau Campylobacter: Campylobacter: syndrome de Guillian-Barrésyndrome de Guillian-Barré, ,
paralysieparalysie E.coli: E.coli: urémieurémie, , diabètesdiabètes, coma, arrêt cardiaque, coma, arrêt cardiaque E.coli 0157:H7: 30 – 50% E.coli 0157:H7: 30 – 50% lésions aux reinslésions aux reins. .
10% conséquences neurologiques. 10% conséquences neurologiques.
20% développent le 20% développent le diabètediabète
Traitements Traitements technologiquestechnologiques
Additifs chimiques Additifs chimiques SéchageSéchage CongélationCongélation Fumage Fumage filtrationfiltration Entreposage sous atmosphère modifiéeEntreposage sous atmosphère modifiée Haute pression Haute pression Pasteurisation à froidPasteurisation à froid Composés naturels antimicrobiensComposés naturels antimicrobiens Enrobage et emballage actifsEnrobage et emballage actifs
Nouveaux agents Nouveaux agents antimicrobiens naturelsantimicrobiens naturels
Polyphénols de plantes et végétauxPolyphénols de plantes et végétaux
Bactéries lactiques et leurs bactériocinesBactéries lactiques et leurs bactériocines
Huiles essentiellesHuiles essentielles
Antimicrobiens provenant de produits animaux: Antimicrobiens provenant de produits animaux: ex: Lactoferrine du lait, lysozyme des œufsex: Lactoferrine du lait, lysozyme des œufs
Acides organiquesAcides organiques
Les Huiles essentiellesLes Huiles essentielles
Contribue au goût, propriétés Contribue au goût, propriétés antimicrobiennes et antioxydantes.antimicrobiennes et antioxydantes.
Applications aux aliments:efficacité Applications aux aliments:efficacité variable: Propriétés antimicrobiennes de variable: Propriétés antimicrobiennes de certains huiles sont parfois inhibées une certains huiles sont parfois inhibées une fois mis dans un alimentfois mis dans un aliment
La concentration minimale inhibitrice est La concentration minimale inhibitrice est différente d’une huile à l’autre. Une huile différente d’une huile à l’autre. Une huile peut être efficace contre une bactérie et peut être efficace contre une bactérie et pas nécessairement contre un autre pas nécessairement contre un autre pathogène.pathogène.
• • Monoterpènes phénoliquesMonoterpènes phénoliques • Monoterpènes • Monoterpènes
hydrocarbonéshydrocarbonés
ThymolCarvacrolEugénol
Constituants majoritaires:
Varie en fonction de:
- Origine géographique- Partie de la plante utilisée- Stade de développement de la plante
EugénolEugénolCannelle Cannelle
CuminaldéhydeCuminaldéhydeCuminCumin
EugénolEugénolPimentPiment
GéraniolGéraniolPalmarosaPalmarosa
Bornéol-CarvacrolBornéol-CarvacrolThym satureioideThym satureioide
Thymol CarvacrolThymol CarvacrolSerpoletSerpolet
CarvacrolCarvacrolOriganOriganPrincipe actifPrincipe actifHuile Huile
Eugénol
Carvacrol
Thymol
Perméabilisation de laPerméabilisation de la membranemembrane
Acidification du cytosol Acidification du cytosol Perturbation du gradient pH Perturbation du gradient pH Arrêt de la synthèse d’ ATP Arrêt de la synthèse d’ ATP Échappement des ionsÉchappement des ions inorganiquesinorganiques Réduction du métabolismeRéduction du métabolisme
cellulaire cellulaire
A: Non traitée / B: Traitée (Burt et al., 2003)
Electron micrograph
Of
L.monocytogenes
Untreated Origano
Cinnamon SavoryJ. Food Protection 2005, 68, 12, 2571-79
MIC/MTCMIC/MTC E. coli S. typhimurium S. aureus
Plant speciesPlant species MIC/MTCMIC/MTC MIC/MTCMIC/MTC MIC/MTCMIC/MTC MIC/MTCMIC/MTC
PepperPepper 0.1/0.0250.1/0.025 0.1/0.0250.1/0.025 0.1/0.0250.1/0.025 0.2/0.0060.2/0.006
CinnamonCinnamon 0.025 / 0.0060.025 / 0.006 0.05 / 0.0250.05 / 0.025 0.025 / 0.0130.025 / 0.013 0.05 / 0.0130.05 / 0.013
LemongrassLemongrass 0.1/0.0250.1/0.025 0.1/0.0250.1/0.025 0.1/0.0250.1/0.025 0.2/0.0060.2/0.006
CitronellaCitronella >0.8/0.05>0.8/0.05 0.4/0.10.4/0.1 0.05/0.0250.05/0.025 0.4/0.20.4/0.2
ThymeThyme 0.025 / 0.0030.025 / 0.003 0.02 5 / 0.0060.02 5 / 0.006 0.013 / 0.0060.013 / 0.006 0.025 / 0.0130.025 / 0.013
OriganoOrigano 0.025 / 0.0060.025 / 0.006 0.05 / 0.0130.05 / 0.013 0.013 / 0.0060.013 / 0.006 0.05 / 0.0060.05 / 0.006
SavorySavory 0.05 / 0.0130.05 / 0.013 0.05 / 0.0130.05 / 0.013 0.013 / 0.0060.013 / 0.006 0.05 / 0.0130.05 / 0.013
L.monocytogenes
Concept bio-enrobage
Principes
Solution aqueuse de polymères+
Agents de textureAgents plastifiants
Agents de réticulationComposés actifs
Séchage
Emballage
EnrobagevaporisationSur l’aliment
Création d’un enrobage sans agent actif pour Création d’un enrobage sans agent actif pour le contrôle le contrôle
du transport de l’eaudu transport de l’eau Invisible Invisible Assure un contrôle du transport de l’eau Assure un contrôle du transport de l’eau
entre les éléments d’un met préparé ex: pizza, entre les éléments d’un met préparé ex: pizza, tartetarte
Capacité de retenir:Capacité de retenir: Les arômes Les arômes Les composés antimicrobiens et Les composés antimicrobiens et
antioxydantsantioxydants
a
b
acc
ac ac a
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7
Enrobages
Indi
ce d
'eff
icac
ité
Pourcentage d’inhibition du transport de l’eau de la garniture vers la pâte selon
La composition de l’enrobage
Optimisation d’une formulation
Création de plusieurs formulationsPour diverses applications
Application commerciale potentielleApplication commerciale potentielle
Barrière à l’eauBarrière à l’eau
Avec LongevitaTM Sans LongevitaTMAvec l’enrobage Sans l’enrobage
Autres développementsAutres développements
Huile
Chocolat Arachide
Limitation du transport des huilesLimitation du transport des huiles
ProblématiqueProblématique
Température Température Température = Température = taux de diffusion taux de diffusion Diffusion à 20°CDiffusion à 20°C
Composition en lipides du noyauComposition en lipides du noyau
Surface de contact entre noyau/enrobageSurface de contact entre noyau/enrobage
Noyau endommagéNoyau endommagé
Facteurs principaux de la diffusion de l’huile
ProblématiqueProblématique
RancissementRancissement Chocolat Chocolat ferme ferme Fat bloomFat bloom
Rejet par consommateur
Retour du produit au manufacturier
RésultatsRésultats
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3 6 9 12
Contrôle
Commercial
formulation 1
formulation 2
Mesure de la diffusion d ’huile en fonction de la formulation
Temps (semaines)
Taux de diffusion (%)
Solution: Réduction de 80% la Solution: Réduction de 80% la diffusion de l’huile grâce à cet diffusion de l’huile grâce à cet
enrobageenrobage
Huile
Chocolat Arachide
Enrobage à base de protéines
Storage time (d)
0 5 10 15 20 25
Lo
g C
FU
/g
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 kGy
1 kGy
2 kGy
Contrôle
Enrobage 1 et 2
Création d’un enrobageCréation d’un enrobage contenant des agents actifs pour augmenter le temps de conservation de mets préparés
Avec LongevitaTM
Sans
LongevitaTMAvec l’enrobage Sans l’enrobage
Tourtière
Cette technologie permet de:
- Optimiser l’efficacité des composés naturels dans le temps en les stabilisant
- Protéger les principes actifs contre la dégradation(oxydation)
- Contrôler la diffusion ou la disponibilité du composé actif
- Permet l’obtention de concentrations élevées au niveau des sites de croissance microbienne
Effet d’un film bioactif déposé sur de la viande Effet d’un film bioactif déposé sur de la viande contenant des huiles essentielles sur la croissance de contenant des huiles essentielles sur la croissance de
E.coli E.coli 0157:H70157:H7
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
0 2 4 6 8Temps (jour)
Lo
g U
FC
/CM
2
Beef without film
film with pepper
pepper + origano extract
Origano extract
TraitementTraitement Jour 1Jour 1
Listeria Listeria SalmonellaSalmonella
Jour 4Jour 4
Listeria Listeria SalmonellaSalmonella
Jour 5Jour 5
Listeria SalmonellaListeria Salmonella
OriganOrigan 3 33 3 1.6 1.6 2 2
00 22
CannelleCannelle 3 33 3 00 1 1
00 11
SarrietteSarriette 3 3 3 3
1.5 1.5 22
0 0 22
Effet d’un film sur la croissance de L.monocytogenes et S.typhimurium pendant l’entreposage de la bologne
TraitementTraitement Jour 2Jour 2 Jour 3Jour 3 Jour 4Jour 4
OriganOrigan 1717 6363 6666
CannelleCannelle 2020 7272 7878
SarrietteSarriette 6262 8484 8484
Jour 5Jour 5
7272
8989
9696
Taux de libération des composés actifs
Conservation bœuf haché par les Conservation bœuf haché par les Bactéries lactiques: effet de la production des Bactéries lactiques: effet de la production des
acides organiquesacides organiques
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
1 3 5 7 12 17
Jours
Lo
g U
FC
S.
aure
us
/g
Figure 1 : Croissance de Staphylococcus aureus dans du bœuf haché inoculé avec Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454 et incubé à 7°C. Formulations : () témoin; () BAL libres; () BAL microencapsulées.
Conservation bœuf haché par Conservation bœuf haché par la nisine: un métabolite bactérien la nisine: un métabolite bactérien
appelé bactériocine accepté par appelé bactériocine accepté par Santé CanadaSanté Canada
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Temps (heures)
Lo
g U
FC
S.
au
reu
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; () nisine libre (1000 UI/g); () nisine encapsulée (1000 UI/g).
Efficacité de la bactériocine contre la croissance de bactéries une fois immobilisée dans un polymère
Études physico-chimiques et évaluation sensorielle
Analyses microbiologiques et chimiques
Merci