Etude des interactions aux interfaces entre peptides, matériaux et bactéries, pour la mise au point de surfaces antimicrobiennes et d’emballages alimentaires actifs

Study of surface interactions between peptides, materials and bacteria for setting up antimicrobial surfaces and active food packaging

• Auteur / Autrice : Layal Karam
• Direction : Nour-Eddine Chihib, Pascal Dhulster, Charafeddine Jama
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des Fonctions Biologiques
• Date : Soutenance le 08/07/2013
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés biologiques et génie enzymatiques et microbien (ProBioGEM) - UMET - Unité Matériaux et Transformations

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adsorption

Listeria

Microorganismes pathogènes

Interfaces (biologie)

Traitements de surface

Bactériocines

Antibiotiques peptidiques

Pellicules plastiques

Microbiologie

Aliments -- Emballages

Mots clés libres

Traitement plasma

Résumé

La mondialisation du commerce alimentaire et les changements des modes de consommation présentent de nouveaux défis majeurs en sécurité alimentaire. La mise au point d’emballages alimentaires actifs, par adsorption de peptides antimicrobiens sur des matériaux, est une approche innovante et proactive pour améliorer la sécurité, la qualité et la durée de vie des produits emballés. L’adsorption de peptides en surface et l’activité antimicrobienne des supports fonctionnalisés dépendent principalement des propriétés de surface, des traitements de surface permettant de modifier ces propriétés et des interactions peptides-matériaux-bactéries. Dans cette thèse, le choix de l’agent antimicrobien s’est porté sur la nisine, bactériocine à activité antilisteria, produite par des souches de Lactococcus lactis subsp. Lactis. L’emballage choisi était le polyéthylène à basse densité, un support fréquemment utilisé dans le secteur agro-alimentaire. Plusieurs procédés de traitements plasma froid ont été mis au point pour développer des surfaces présentant des caractéristiques différentes et des fonctionnalités spécifiques nécessaires à l’étude des mécanismes d’adsorption. Des techniques physico-chimiques de caractérisation ont permis d’une part, de mettre en évidence la fonctionnalisation des supports par les traitements de surface et par la nisine et d’autre part, d’étudier les interactions aux interfaces. L’étude antimicrobienne a été menée pour comparer et confirmer l’activité antimicrobienne des différents emballages traités. Ces analyses ont également été effectués contre des pathogènes alimentaires et à basse température pour évaluer une possible application industrielle de ces emballages.

The globalization of food trade and changes in lifestyles present new major challenges for food safety. Setting up active food packaging, via antimicrobial peptides adsorption on materials, is an innovative and proactive approach to improve the safety, quality and shelf-life of packaged foods. Peptides adsorption on surfaces and the antimicrobial activity of the functionalized materials depend mainly on surface properties, on surface treatments allowing the modification of such properties and on the peptides-materials-bacteria interactions. In this thesis, nisin, an antilisterial bacteriocin, produced by Lactococcus lactis subsp. Lactis was used as the antimicrobial agent. The selected packaging was the low density polyethylene, a commonly used packaging in the food sector. Different cold plasma processes were optimized to develop surfaces with various characteristics and specific functionalities needed for the adsorption studies. Physico-chemical surface characterization techniques permitted from one side, to confirm the surface functionalization by surface treatments and by nisin and from another side, to study the surface interactions. The antimicrobial study was undertaken to compare and confirm the antimicrobial activity of the different treated packaging. This work was also carried out against some food pathogens and at refrigeration temperature in order to assess possible future food packaging applications.