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: monique.lacroix@iaf.inrs.caWeb: 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