DS05 - Sécurité alimentaire et défi démographique

Recherches sur l’origine et les effets secondaires des propriétés stabilisantes du chitosane fongique dans le vin – CHITOWINE

Recherches sur l’origine et les effets secondaires des propriétés stabilisantes du chitosane fongique dans le vin

Le chitosane fongique est un additif ajouté aux vins pour éliminer les microorganismes indésirables altérant la qualité des vins. Bien qu’autorisé par l’OIV, biocompatible et renouvelable, le chitosane est peu utilisé par les vinificateurs car des doutes persistent sur son efficacité et ses effets sur le gout et la qualité du vin. Le projet CHITOWINE vise à clarifier le spectre et le mécanisme d’action antiseptique du chitosane, afin de proposer des modes d’utilisation nouveaux ou améliorés.

Le chitosane fongique peut-il remplacer le dioxyde de soufre pour la stabilisation microbiologique des vins ? Dans quelles situations, avec quelle efficacité ?

Le jus de raisin et le vin abritent une microflore complexe qui contribue généralement à la qualité finale du vin. Cependant, un déséquilibre de l’écosystème peut entraîner la formation de composés ou des reprises de fermentation non désirées. Ces déviations ternissent l'image du produit et détournent les acheteurs, souvent de façon définitive. La méthode la plus courante pour prévenir ou éliminer les microorganismes d’altération du vin est l'ajout de dioxyde de soufre (SO2). Cependant, l'utilisation de SO2 peut provoquer des odeurs indésirables et des maux de tête chez de nombreuses personnes. De plus, le SO2 fait partie des 14 allergènes alimentaires prioritaires en Europe et les doses autorisées seront prochainement revues à la baisse. Enfin, le sulfitage n'évite pas toujours le risque de déviations organoleptiques du fait de l'émergence de souches résistantes. <br />Des molécules ou des méthodes antiseptiques alternatives sont donc indispensables. L'ajout dans le vin de chitosane fongique est autorisé depuis 2009 (OIV/OENO 338A/2009). Cependant, il est actuellement peu utilisé, car des résultats aléatoires et des effets néfastes sur les étapes ultérieures de vinification et la qualité du vin ont été rapportés. Il n’est actuellement pas autorisé en agriculture biologique, et les vins traités au chitosane ne peuvent être commercialisés dans certains pays, les instances décisionnelles ayant indiqué que des études plus poussées étaient indispensables. <br />Le projet CHITOWINE vise donc à (i) mieux définir le spectre antiseptique du chitosane dans le vin, en tenant compte de la diversité génétique intra et interspécifique microbienne, (ii) identifier, au moins en partie, les molécules actives du chitosane, (iii) proposer des méthodes analytiques pour aider à l'utilisation du chitosane et (iv) définir des recommandations d'utilisation améliorées qui maximiseront l'efficacité antiseptique et indiqueront clairement le rapport bénéfice/risque pour chaque type de vin.

En 2018, lors de la première année du projet ANR, un important travail de screening sera effectué afin de déterminer (1) le spectre antiseptique du chitosane parmi les espèces microbiennes du vin et (2) si des souches moins sensibles ou même résistantes existent au sein des espèces étudiées. Plusieurs souches modèles seront alors choisies pour une étude plus approfondie.
Avec ces souches, nous analyserons l'influence de différents paramètres de réaction sur l'efficacité du traitement (paramètres du vin, lots de chitosane, dose, temps de contact, niveau de population ...). Différents plan d’expérience complémentaires seront réalisés à cet effet. Ce travail sera réalisé en collaboration entre l’Unité Œnologie et Microflora (ADERA).
Parallèlement, différentes fractions homogènes de chitosane (en termes de MW et de DA) seront préparées et caractérisées par l’Institut Pascal, et leur activité antiseptique sera mesurée sur la sélection de souches modèles.

Le projet a débuté en janvier 2018. Les travaux de screening sont terminés et en cours d'analyse. Nous débutons les expérimentations visant à comprendre le mode d'action du chitosane sur quelques souches modèle.

A venir

..Brasselet C., G. Pierre, P. Dubessay, M. Dols-Lafargue, J. Coulon, J. Maupeu, A. Vallet-Courbin, H. De Baynast, T. Doco, P. Michaud, C. Delattre. 2019 Modification of chitosan: How generating new functional derivatives? Applied Sciences, 9(7), 1321; doi

Le chitosane fongique, polysaccharide de glucosamine et N-acetyl-glucosamine dérivé de la chitine-glucane extraite d’A. niger ou A. bisporus, est autorisé comme agent antiseptique dans le vin, depuis 2009 (OIV). Seul, le chitosane fongique est autorisé dans le vin, excluant ceux extraits de crustacées. A la dose maximale autorisée de 10g/hl (OIV), il permettrait d’éliminer efficacement Brettanomyces bruxellensis, levure productrice de phénol volatils et principal agent d’altération des vins rouges. Bien que le chitosane fongique soit hautement renouvelable, biocompatible (DJA équivalente à celle du saccharose) et non allergisant, les viticulteurs lui préfèrent le traitement au SO2 (sulfites), pourtant classé parmi les allergènes alimentaires prioritaires. En effet, le chitosane apparait comme un produit peu sûr car de nombreuses informations contradictoires circulent sur son efficacité et surtout, sur ses effets secondaires vis-à-vis des microorganismes bénéfiques ou sur le gout du vin. Ces contradictions pourrait être liées à l’hétérogénéité des lots de chitosane commercialisés, à la diversité des vins traités (composition chimique, itinéraire de vinification) mais aussi, à la très grande diversité génétique des microorganismes présents dans le vin, récemment mise en évidence.
Le projet CHITOWINE repose sur la collaboration de 3 partenaires académiques, une cellule de transfert de technologie et un partenaire industriel. Il a pour objectif de statuer clairement sur le potentiel et les limites de l'utilisation du chitosane fongique comme agent antimicrobien dans le vin. Ainsi, le travail proposé permettra mieux définir le spectre d’action antiseptique du chitosane fongique, grâce au screening d’une large collection microbienne, représentative de la diversité inter et intraspécifique de l’écosystème vin (16 espèces, 200 souches). Les caractéristiques chimiques essentielles à l’activité antiseptique du chitosane (degré d’acétylation, masse molaire, solubilité) et l’influence des paramètres extrinsèques de réaction (pH, température, dose) seront évaluées. De plus, les effets physiologiques du chitosane seront recherchés par une batterie de tests biochimiques, microscopiques et transcriptomiques, afin d'identifier, si possible, les cibles moléculaires du chitosane et de comprendre les différences de sensibilité observées entre les espèces et entre souches d’une même espèce. Des préconisations et mode d’emploi plus sûrs seront proposés et évalués au laboratoire et en chai. La nécessité de traitements supplémentaires (filtration, traitements enzymatiques) pour éliminer complètement B. bruxellensis et l'efficacité du chitosane fongique pour résoudre d'autres problèmes microbiologiques sera examinée. Les conséquences sur la stabilité colloïdale et les propriétés organoleptiques des vins seront étudiées. Des méthodes de contrôle de la qualité des lots de chitosane fongique, de détection des souches résistantes ou de détermination des résidus après traitement du vin seront développées et optimisées.
Les résultats seront largement diffusés, de manière efficace et moderne, à un large public (scientifiques, étudiants, professions viti-vinicoles, fournisseurs de produits œnologiques, instances décisionnelles comme l’OIV). Si l’emploi du chitosane fongique confirme qu’il est sûr et efficace pour traiter certaines contaminations œnologiques (B. bruxellensis ou autre), il pourrait, dans ces cas spécifiques, remplacer efficacement le SO2 comme agent antimicrobien Ceci permettrait d’en limiter les doses d’emploi, dans une démarche d’amélioration du caractère naturel et durable de la filière viticole (défi 5, axe 4). Les retombées économiques et sociétales seront importantes car cette filière est le deuxième secteur exportateur en France et le vin un symbole de l’art de vivre à la française.

Coordinateur du projet

Madame Marguerite DOLS-LAFARGUE (Unité de recherche Oenologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Biolaffort BIOLAFFORT
Microflora-ADERA ADERA
UMR SPO UMR Sciences pour L'oenologie
IP, GePEB Institut Pascal, Axe GePEB, UMR CNRS 6602
U Oeno Unité de recherche Oenologie

Aide de l'ANR 633 880 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 48 Mois

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