La détérioration des aliments est un processus complexe caractérisé par toute modification d'un produit alimentaire qui le rend inacceptable pour le consommateur. Malgré l'hétérogénéité des matières premières et des conditions de transformation, la microflore qui se développe pendant le stockage et la détérioration des aliments peut être prédite sur la base de la connaissance de l'origine, de la base du substrat et de quelques paramètres de conservation principaux tels que la température, l'atmosphère, l'a[indice w] et le pH. Diverses techniques de conservation ont été employées avec un certain succès sur la base de telles connaissances. Parmi eux, les préservatifs synthétiques ont attiré beaucoup d'attention au cours des dernières décennies. Cependant, leurs effets indésirables sur les aspects nutritionnels et organoleptiques de l'alimentation, et sur la santé humaine (allergènes) ont limité leur utilisation comme conservateurs potentiels. Récemment, les conservateurs naturels d'origine végétale ont attiré beaucoup d'attention en raison de leur acceptation par les consommateurs, de leur faible toxicité et de leurs effets secondaires et de leur teneur élevée en bioactifs, y compris les polyphénols qui sont des antioxydants et antimicrobiens bien connus. Cependant, l'obtention d'un niveau de conservateur pour contrôler la croissance microbienne nécessite des doses très élevées de tels composés bioactifs, ce qui limite leur utilisation à des conditions spécifiques. L'option favorable consiste à utiliser des méthodes biochimiques pour améliorer le pouvoir antimicrobien des extraits de plantes, c'est-à-dire réduire la concentration efficace des extraits pour produire un niveau similaire d'effet antimicrobien. Dans ce travail, quatre méthodes biochimiques comprenant l'acide ascorbique (AA) les métaux de transition (TMs); les produits de dégradation de l'AA (DPAA); les produits de la réaction de Maillard (MRPs); et les systèmes laccase (Lac)-médiateur (Med) ou la peroxydase de raifort (HRP) -H₂O₂ ont été utilisés pour améliorer la propriété antimicrobienne d'extraits de plantes sélectionnés. Le criblage et l'optimisation de l'activité antimicrobienne ont été réalisés contre les bactéries Gram-positives B. subtilis et Gram-négatives E. coli, en utilisant l'extrait d'écorce de grenade (PPE) comme extrait de référence. Les paramètres optimisés ont ensuite été utilisés pour améliorer la puissance antimicrobienne des autres extraits sélectionnés. La méthode de modification la plus efficace a été déterminée et les extraits modifiés les plus puissants utilisant ces méthodes ont été testés pour leur effet antimicrobien à large spectre contre d'autres bactéries, moisissure, et levures. De plus, la caractérisation chimique des extraits modifiés a été réalisée par détermination du contenu phytochimique à l'aide de la chromatographie liquide ultra-performante couplée à la spectrométrie de masse à ionisation par pulvérisation d'électrons par (UPLC-ESI MS) et la méthode Folin ciolcatleu (FC). Enfin, l'effet antioxydant des puissants extraits modifiés a également été testé par les techniques de capacité antioxydante équivalente Trolox (TEAC), de pouvoir antioxydant réducteur ferrique (FRAP) et de piégeage des radicaux hydroxyles (HRS). Une amélioration significative (GI ~ 99,9 %) de l'effet antibactérien des extraits d'PPE et de zeste de mangue (MPE) contre E. coli et B. subtilis a été perçue avec l'acide p-coumarique AQ-DPAA et Lac-Med (PCOM). Le test de cinétique de destruction du temps des extraits modifiés à l'aide des méthodes ci-dessus a montré un maximum de 4.5 log₁₀ de réduction du nombre de bactéries de B. subtilis et de 4 log₁₀CFU/mL de réduction d'E. coli. La méthode de dilution en bouillon a montré une amélioration significative de l'effet antibactérien (GI ~ 99,9 %) de l'PPE et de l'MPE en utilisant les AA-TMs et les MRPs. Comparativement aux extraits non modifiés, un effet bactériostatique (réduction ≤3log10) contre E. coli et B. subtilis a été détecté avec ces extraits modifiés (MEs) par le test cinétique de destruction du temps. Ces extraits modifiés ont également montré un effet à large spectre contre d'autres bactéries, moisissures et leveurs. En outre, l'analyse de MEs ci-dessus à l'aide de UPLC-ESI MS a montré une concentration inchangée des polyphénols avec les AA-Cu (II) et l'AQ-DPAA et une réduction du niveau de certains polyphénols avec le Lac-PCOM et les MRPs. Un niveau élevé d'effets antioxydants a également été remarqué avec les MEs qui ont été modifiés à l'aide d'AA-Cu (II) et de MRPs. Enfin, ce travail a exploré la possibilité de maintenir la puissance antimicrobienne des extraits de plantes à faibles doses en modifiant ceux-ci par des moyens biochimiques. / Food spoilage is a complex process characterized by any change in a food product that renders it unacceptable to the consumer. Despite the heterogeneity in raw materials and processing conditions, the microflora that develops during storage and spoiling foods can be predicted based on knowledge of the origin, the substrate base, and a few main preservation parameters such as temperature, atmosphere, a[subscript w], and pH. Various preservation techniques have been employed with certain success based on such knowledge. Among them, synthetic preservatives have gained much attention in past decades. However, their undesired effects on the nutritional and organoleptic aspects of food and human health (allergens) have limited their use as potential preservatives. Recently, plant-derived natural preservatives have gained lot of attention due to their consumer acceptance, for their lower toxicity and side effects and high content in bioactive compounds, including polyphenols which are well-known antioxidants and antimicrobials. However, obtaining a preservative level to control microbial growth requires very high doses of such bioactive compounds, which limits their use to only specific conditions. A favorable option is to use biochemical methods to enhance the antimicrobial potency of the plant extracts (Exts) (i.e., to reduce the effective concentration of the extracts to produce a similar level of antimicrobial effect). In this work, four biochemical methods including ascorbic acid (AA)- transition metals (TMs); degradation products of AA (DPAA); Maillard reaction products (MRPs); and Laccase (Lac)-Mediator (Med) or horseradish peroxidase (HRP) -H₂O₂ systems were used to enhance the antimicrobial property of selected plant extracts. The screening and optimization of the antimicrobial activity were performed against gram-positive B. subtilis and gram-negative E. coli bacteria, using pomegranate peel extract (PPE) as the reference extract. The optimized parameters were further used to enhance the antimicrobial potency of the other selected extracts. The most efficient method of modifications was determined and the most potent modified extracts using those methods were tested for their broad-spectrum antimicrobial effect against other bacteria, fungi, and yeast. In addition, chemical characterization of the modified extracts was performed by determination of phytochemical content using ultraperformance liquid chromatography combined with electron spray ionization mass spectrometry (UPLC-ESI MS) and Folin Ciolcatleu (FC) method. Finally, the antioxidant effect of the potent modified extracts was also tested by Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), Ferric reducing antioxidant power (FRAP), and hydroxyl radical scavenging (HRS) techniques.. A significant enhancement (GI~99.9 %) in antibacterial effect of PPE and mango peel extracts (MPE) against E. coli and B. subtilis were perceived with the AQ-DPAA and Lac-Med) p-coumaric acid (PCOM) compared to unmodified extracts. The time kill assay of the extracts modified using above methods showed maximum of 4.5 log₁₀ reduction in bacterial count of B. subtilis and 4 log₁₀CFU/mL reduction of E. coli. The broth dilution method showed a significant enhancement in antibacterial effect (GI~99.9 %) of PPE and MPE using AA-Cu (II) and MRPs. Compared to non modified extracts bacteriostatic effect (≤3log₁₀ reduction) against E. coli and B. subtilis were detected with these modified extracts (MEs) by the time kill assay. These modified extracts also showed broad spectrum effect against other bacteria yeast and fungi. Furthermore, the analysis of the above MEs using UPLC-ESI MS showed unchanged concentration of the polyphenols with AA-TMs and AQ-DPAA and reduction in level of certain polyphenols with Lac-PCOM and MRPs. Elevated level of antioxidant capacities was also noticed with the MEs which were modified using AA-Cu (II) and MRPs. Overall, this work explored the possibility of achieving the preservative level of plant extracts at their low doses using the above-mentioned biochemical means
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/103945 |
| Date | 13 December 2023 |
| Creators | Panda, Likun |
| Contributors | Duarte Sierra, Arturo, Angers, Paul |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxiv, 347 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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