Aspects physicochimiques de l’encapsulation et de la désencapsulation des probiotiques

Physicochemical aspects of encapsulation and release of probiotics

• Auteur / Autrice : Gildas Komenan Gbassi
• Direction : Eric Marchioni, Thierry F. Vandamme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Suc gastrique

Biopolymères

Lactobacilles

Digestion

Probiotiques

Capsules médicamenteuses

Résumé

Mon travail de thèse s’est inscrit dans une démarche de développement de méthodes d’encapsulation en vue de protéger des probiotiques contre les effets de l’acidité gastrique. Divers matériaux d’encapsulation (alginate de sodium, acide pectique, kappa-carraghénane et protéines de lactosérum) ont été étudiés. La méthode d’encapsulation par extrusion/gélification dans un bain de calcium a été retenue, au détriment de la méthode par émulsification. Cette dernière s’étant montrée moins avantageuse que la première. Grâce au procédé d’extrusion, des billes ont été formées après gélification, et des bactéries ont été immobilisées dans certaines de ces billes, notamment dans les billes d’alginate. Un procédé d’imprégnation a été initié sur une partie des billes d’alginate, par immersion de celles-ci dans une solution de protéines de lactosérum. Les billes imprégnées et non imprégnées ont été lyophilisées, puis testées dans des conditions simulant un environnement gastro-intestinal et une matrice alimentaire. Les résultats présentés dans ce travail montrent des images macroscopiques de l’ensemble des billes, des images de microscopie électronique à balayage (MEB) des bactéries encapsulées dans les billes, de même que des spectres infra rouges des billes imprégnées et non imprégnées. Les résultats ont aussi mis en évidence les effets de l’acidité, des enzymes, des sels biliaires et de la matrice alimentaire sur la survie des bactéries encapsulées. En se basant sur les résultats de ces tests, il a été proposé la double protection des bactéries, c’est à dire leur encapsulation dans des billes d’alginate, suivie de l’imprégnation de ces billes par des protéines de lactosérum, afin de garantir le passage des bactéries au niveau gastrique. Le modèle in vitro de simulation gastro-intestinale proposé dans cette étude est novateur. Le dispositif expérimental est simple et facilement applicable à l’étude de la viabilité des probiotiques. Ce modèle in vitro peut représenter un excellent compromis pour un usage universel, afin de pallier à l’absence de modèle standard.

This thesis developed an encapsulation method to protect probiotics against gastric acidity effects. Various encapsulation materials (sodium alginate, pectic acid, kappa-carrageenan, whey proteins) were studied. The encapsulation method by extrusion/gelation in a calcium chloride bath was adopted, instead of the emulsification method which was less advantageous. With the extrusion process, beads were formed after gelation, and bacteria were immobilized in some of these beads, especially in alginate beads. An impregnation process was initiated on a portion of alginate beads by immersing them in a whey proteins solution. The impregnated and non-impregnated beads were freeze-dried and then subjected to tests simulating the gastro-intestinal and food environments. The results show macroscopic photographs of all of the beads, photographs of scanning electronic microscopy (SEM) of bacteria encapsulated in the beads, and infra red spectra of the impregnated and non-impregnated beads. The results also highlighted the effects of acidity, enzymes, bile salts and food matrix on the survival of encapsulated bacteria. Based on the results of these tests, it was suggested the double protection of bacteria, i. E. Their encapsulation in alginate beads, followed by their impregnation with whey proteins, to ensure the passage of bacteria in the stomach. The in vitro model proposed in this study is new and worth reporting. The experimental device is simple and easily applicable to probiotics viability studies. Finally, this model may represent a compromise for universal use, to compensate the lack of standard protocol.