CE21 - Alimentation et systèmes alimentaires

Procédé vert de décontamination microbienne par la maîtrise de la lumière et de l’humidité – GreenDeconta

Résumé de soumission

En plus de pouvoir présenter certains effets pathogènes, la présence de microorganismes à la surface des matières premières alimentaires est à l’origine d’une perte importante de la production agricole destinée à la consommation. La principale solution actuelle est l’emploi massif de fongicides et bactéricides utilisés directement sur les fruits et légumes, sur les surfaces technologiques ou bien encore pour traiter les eaux de lavage des matières premières agricoles. Cette solution induit cependant des problèmes environnementaux et toxicologiques majeurs. De ce fait, la recherche de solutions ou technologies alternatives durables est devenu un enjeu majeur.
Le projet GreenDeconta propose de développer des connaissances sur la réponse de microorganismes (bactéries et champignons) et sur les dommages cellulaires induits par l’exposition à certaines longueurs d’onde de la lumière visible (photo-oxydation). Ces connaissances pourraient être utilisées pour développer un procédé raisonné et durable d’inactivation des flores microbiologiques pathogènes et d’altération. Les microorganismes étudiés dans le projet seront des bactéries (E. coli et B. cereus) et des champignons (S. cerevisiae et P. digitatum). Pour les microorganismes pouvant former des spores, la résistance aux traitements lumineux des formes végétatives sera comparée à celle des spores. Le projet GreenDeconta est divisé en trois « work packages » (WP) qui permettront, in fine, d’identifier le potentiel applicatif d’une telle technologie. Le WP1 concerne l’identification des longueurs d’onde de la lumière visible affectant la viabilité des microorganismes ainsi que la caractérisation des effets cellulaires pour chacune d’entre elles. A l’issue de ce WP, un réacteur lumineux utilisant la technologie LED sera développé afin de pouvoir traiter des échantillons avec plusieurs longueurs d’onde simultanément. Le WP2 intégrera l’humidité relative de l’air comme paramètre contrôlable lors d’un traitement lumineux. Ce paramètre pourrait augmenter l’effet décontaminant des traitements lumineux. D’une part, une diminution de l’humidité de l’air peut affecter la physiologie des microorganismes, et notamment leur résistance aux perturbations. D’autre part, la diminution de la quantité de vapeur d’eau dans l’air, qui diminue la diffusion de la lumière entre la source et les échantillons, pourrait permettre un traitement plus efficace des échantillons. Dans le WP3, l’inactivation des différents microorganismes du projet sera modélisée. Pour cela, les courbes d’inactivations de ces microorganismes obtenues dans différentes conditions (dans un milieu liquide et à l’interface sur des supports inertes ou sur des fruits) seront traitées à l’aide de modèles linéaires et non-linéaires. Le modèle présentant un ajustement optimal par rapport aux données expérimentales sera retenu. Ces informations seront particulièrement intéressantes pour identifier les champs d’application possibles des traitements lumineux basés sur la combinaison de plusieurs longueurs d’onde de la lumière visible. Enfin, des essais préliminaires seront effectués sur des fruits (pommes et citrons) qui auront été préalablement inoculés avec différents microorganismes.
Ce projet développera des connaissances sur la réponse et la résistance des microorganismes à la photo-oxydation induite par la lumière visible. D’une manière originale, les structures cellulaires affectées en fonction des longueurs d’onde utilisées seront identifiées. Ces connaissances permettront de développer un réacteur LED combinant différentes longueurs d’onde de la lumière visible. L’impact de la maîtrise de l’humidité relative sur l’efficacité du procédé développé sera caractérisé. Les résultats obtenus permettront au Jeune Chercheur coordinateur du projet de développer une nouvelle thématique de recherche au sein de son laboratoire. Ils seront également la base du futur développement d’un procédé durable de décontamination microbienne.

Coordinateur du projet

Monsieur Sébastien Dupont (Procédés Alimentaires et Microbiologiques)

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

PAM Procédés Alimentaires et Microbiologiques

Aide de l'ANR 161 784 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2019 - 24 Mois

Liens utiles