Développement de phytomolécules microencapsulées comme additifs alimentaires pour les porcs en croissance : utilisation de méthodes in vitro

• Auteur / Autrice : Jean-Philippe Meunier
• Direction : Monique Alric, Jean-Michel Cardot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, nutrition et santé
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Porc -- Alimentation

Facteurs de croissance

Biomolécules végétales

Microencapsulation

Résumé

"Depuis l'interdiction de l'utilisation des antibiotiques comme facteurs de croissance par la Commission Européenne le 1er janvier 2006 (règlement n°1831/2003), de nombreuses études sont menées pour sélectionner et développer des produits de substitution. Parmi ceux-ci, les extraits de plantes constituent actuellement une alternative intéressante. Ils contribuent à améliorer la consommation et l'utilisation des rations, en favorisant les prises alimentaires par stimulation de l'appétence ou par augmentation de l'activité d'enzymes digestives. Certains d'entre eux possèdent également des propriétés antiseptiques, immuno-stimulatrices et antioxydantes. Cependant, ces molécules posent à l'industrie des difficultés d'utilisation liées à leur nature chimique qui impose de les protéger. En effet, elles peuvent être, par exemple, irritanes pour l'utilisateur ou sensibles à l'environnement suite à des phénomènes d'oxydation. De plus, une action efficace de ces molécules implique un contrôle étroit de leur devenir dans le tractus digestif afin de s'assurer de leur disponibilité en quantité suffisante au site optimum d'action. Afin de répondre à ces exigences, différentes techniques de microencapsulation ont été développées dans le but de proposer de nouveaux additifs à base de phytomolécules pour les porcs en croissance. En particulier, les techniques i) du lit d'air fluidisé avec diverses applications : granulation en phase humide, granulation par pulvérisation et enrobage et ii) de l'atomisation à froid, ont été utilisées pour la microencapsulation respectivement de principes actifs issus d'huiles essentielles (carvacrol, eugénol, cinnamaldéhyde et thymol) et de l'oléorésine de capsicum. Des méthodes in vitro de dissolution décrites à la Pharmacopée ont permis de réaliser un 1er crible des formulations développées et de retenir celles répondant au mieux à l'objectif recherché en terme de prolongation de la libération des principes actifs. Toutefois, ces appareils à dissolution sont limités dans leur simulation des conditions in vivo car ils ne peuvent reproduire le dynamisme du processus de digestion (vidange gastrique, transit intestinal, interactions aliments/principes actifs. . . ). C'est pourquoi, un second système in vitro, le TIM "TNO Intestinal Model", capable de prendre en compte les principaux paramètres de la digestion et en particulier l'influence de l'aliment, a étéutilisé afin d'effectuer un criblage plus précis et d'identifier les paramètres clés influençant la libération des principes actifs dans le tractus digestif. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence de façon claire l'importance de l'étape de fabrication de l'aliment dans le maintien des propriétés biopharmaceutiques des microparticules. Les additifs destinés aux animaux d'élevage sont en effet généralement incorporés à l'aliment puis granulés (granulation à la vapeur. . . ). Cette opération implique des contraintes importantes en terme d'effet de cisaillement, de tempéraure ou de pression élevées qui a conduit à une destruction totale ou partielle des différentes formulations développées au cours de ce travail. C'est pourquoi, il apparaît important d'explorer d'autres technologies de microencapsulation pour développer de nouvelles formulations plus résistantes, condition sine et qua none pour envisager ensuite le contrôle du devenir des extraits de plantes dans l'environnement digestif. "

Since the banning of antibiotic growth promoters by the European Commission onJanuary 1, 2006 (regulation 1831/2003), numerous studies have been conducted to select and develop replacement products. Among those, plant extracts are currently an interesting alternative. They contribute to better ration consumption and utilization as they promote feed intakes by stimulating palatability or increasing digestive enzyme activity. Some of them also have antiseptic, immunostimulating and antioxidative properties. However, these molecules are somewhat difficult to use for the industry as they require to be protected due to their chemical nature. In fact, they can be irritant to the operator or sensitive to the environment subsequently to oxidation phenomena. Furthermore, for an effective action of these molecules, their fate in the digestive tract must be thoroughly controlled in order to ensure that they are available in sufficient amonts at the optimal site of action. In order to meet these requirements, various microencapsulation techniques have been developed with the aim to offer new phytomolecule-based additives for growing pigs. Those are in particular i) the air-fluidized bed technique, which has various applications : wet granulation, spraying granulation and coating ; and ii) the cold spraying technique. They have been used for the microencapsulation of essential oil-derived active ingredients (e. G. , carvacrol, eugenol, cinnamaldehyde and thymol) and capsicum oleoresin, respectively. In vitro dissolution methods, described in the Pharmacopoeia, have allowed an initial screening of the developed formulations and a selection of those best meeting the sought objective in term of active ingredient release prolongation. However, these dissolution devices have limitations in their simulation of in vivo conditions as they cannot reproduce the dynamism of the digestive process (gastric emptying, intestinal transit, feed/active ingredient interactions, etc. ). For this reason, a new in vitro system, the TIM (TNO Intestinal Model), has been developed to include the main parameters of digestion , particularly feed influence. It has been used to carry out more accurate screening and identify the key parameters that influence active ingredient release in the digestive tract. The results obtained have clearly demonstrated the importance of the feed manufacturing step in the maintenance of biopharmaceutical properties of microparticules. In fact, the additives intended for farm animals are generally incorporated to the feed and then granulated (steam granulation, etc. . . ). This operation involves important constraints in terms of shearing effect, temperature or high pressures that have led to total or partial destruction of the various formulations developed during this work. It is therefore important to explore other microencapsulation technologies to develop new, more resistant formulations, an essential prerequisite for subsequently considering the fate of plant extracts in the digestive environment.