Projet ANR-14-CE20-0005 – ACTIPHEN : Composés phénoliques antimicrobiens d’origine végétale pour la conservation des aliments
Programme : Enjeux agroalimentaires (DS0502)
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Pascal DEGRAEVE (Laboratoire de Bioingénierie et Dynamique Microbienne aux Interfaces Alimentaires)
Partenaires : ADDIKEM; Institut des Sciences Analytiques; Laboratoire public; Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique; TPE
Montant : 598077.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 54 mois
Résumé : Composés phénoliques antimicrobiens d’origine végétale pour la conservation des alimentsACTIPHEN vise à évaluer le potentiel d’extraits de végétaux  contenant des phénols antimicrobiens de 150 à 3 000 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
Application directe ou indirecte via l'emballage pour la conservation d'aliments périssablesLes 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 & sous-traitant) et approches chimiométriques (ISA).
Une approche intégrée et multidisciplinaire pour sélectionner des composés phénoliques antimicrobiens pour la conservation d'aliments périssablesLes 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 & sous-traitant) et approches chimiométriques (ISA).
Résumé de la soumission : 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 alimentsLes 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.
Résultats : 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, 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 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 en cours d’exploitation 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).
Perspectives : 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 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, 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) 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 modèles de matrices alimentaires en contact sera également étudié.
Publications et brevets : 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.