Une équipe de recherche de l'Université de Cadix (Espagne), en collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Aveiro (Portugal) du groupe de recherche Biopol4fun, ont développé un plastique bioactif ou fonctionnalisé à base de cellulose nanofibrillée et d'extraits de feuilles de manguier qui préserve les aliments plus longtemps que les plastiques non fonctionnalisés.

Cet emballage est destiné à conserver les propriétés des aliments plus longtemps sans avoir besoin d'ajouter d'additifs chimiques, car l'emballage lui-même agit comme une barrière active qui favorise la conservation. En effet, ce film biodégradable contient des composés antimicrobiens et antioxydants issus de l'extrait de feuille de manguier qui ont été testés in vitro, tout en offrant un filtre de lumière ultraviolette plus puissant qui retarde la détérioration des aliments.

Pour arriver à ces conclusions, les chercheurs ont comparé deux techniques différentes pour obtenir l'emballage. Le classique consiste à dissoudre les composants dans un solvant, qui est ensuite supprimé. L'autre procédure alternative ne nécessite pas l'utilisation de solvants chimiques, mais utilise du CO supercritique 2 pour fonctionnaliser le polymère, qui confère au bioplastique des propriétés physico-chimiques et bioactives plus efficaces que celles obtenues par traitement classique. La nouveauté de cette étude réside dans le fait qu'elle valide cette dernière méthode d'obtention de ce film qui prolonge la conservation des aliments et, à la fois, agit comme une barrière contre les agents pathogènes alimentaires.

Cet emballage bioactif, C'est, aux propriétés antimicrobiennes et antioxydantes de l'extrait de feuille de mangue, augmente la barrière de protection contre la lumière ultraviolette. « Grâce à lui, les aliments emballés dans ce film peuvent être conservés plus longtemps sans ajout de conservateurs. Le film lui-même remplace l'additif chimique, puisque la substance active exerce son effet via l'emballage sans qu'il soit nécessaire d'ajouter quoi que ce soit à l'aliment, " Cristina Cejudo, chercheur à l'Université de Cadix et co-auteur de l'étude, a souligné à la Fundación Descubre.

Pour développer ce bioplastique, les experts ont utilisé des extraits de feuilles de manguier provenant de restes de taille de la culture de ce fruit à la ferme expérimentale de l'Institut d'horticulture subtropicale et méditerranéenne "La Mayora' à Malaga (Espagne). La cellulose nanofibrillée qui forme le polymère provient de la chimie et de l'enzyme traitement d'un déchet de l'industrie papetière.

Coulée au solvant conventionnelle vs imprégnation au solvant supercritique

Avec ces matériaux, l'équipe de recherche a utilisé deux procédures différentes pour comparer leurs propriétés physiques et leur fonction bioactive, comme expliqué dans l'étude, intitulé « Films biosourcés de nanocellulose et d'extrait de feuille de mangue pour les emballages alimentaires actifs :imprégnation supercritique versus coulée au solvant, " publié dans la revue Food Hydrocolloids.

D'un côté, les chercheurs ont utilisé la méthode de coulée conventionnelle, qui consiste à ajouter le composé actif avant de polymériser la matière plastique, C'est, avant de lier ses composés. Le procédé consiste donc à dissoudre l'extrait de feuille de manguier et la nanocellulose puis à polymériser et sécher les solvants à une température de 45°C.

Pour le traitement basé sur la technologie d'imprégnation supercritique, ils ont utilisé un extrait préalablement obtenu par la même technique. "En faisant cela, une meilleure dissolution de l'extrait est obtenue lors de l'imprégnation du polymère, puisque l'extrait de mangue pénètre dans la composition de la nanocellulose au niveau de la surface, qui favorise la migration des composés actifs, prenant ainsi moins de temps pour exercer son action conservatrice, " explique le chercheur Cejudo.

Un avantage supplémentaire de la technique supercritique est que l'inhibition des agents pathogènes est plus élevée en raison de la sélection des composés les plus bioactifs dans l'extrait de mangue pour l'imprégnation supercritique. Cela donne au plastique une concentration plus élevée de ces composés que la technique conventionnelle. "Par conséquent, les propriétés actives de la mangue restent intactes après imprégnation, ce qui augmente la capacité du film à protéger les aliments, " dit Cejudo.

Avec ces résultats, l'équipe de recherche a vérifié l'efficacité de la technique d'imprégnation supercritique pour obtenir ce nouvel emballage bioactif. "Ce traitement est efficace et valable car il permet de conserver les aliments avec une durée de conservation plus périssable et offre également l'avantage de pouvoir être appliqué sans l'utilisation de solvants ou de composés chimiques artificiels, ", dit l'expert.

Alors qu'avec la méthode conventionnelle le récipient est de couleur orange en raison d'une interaction plus forte de la mangue avec le polymère, avec l'imprégnation supercritique il acquiert une couleur verdâtre, semblable à celui du mélange d'origine, car le dépôt est plus superficiel, ce qui favorise également une performance plus rapide des composés lors de l'emballage.

Tests in vitro sur les pathogènes alimentaires

Parallèlement et afin de tester l'efficacité du nouveau conditionnement obtenu par imprégnation supercritique, l'équipe de recherche a évalué in vitro les performances antimicrobiennes contre deux agents pathogènes alimentaires :Staphylococcus aureus et Escherichia coli.

Avec cet essai, ils ont découvert que les polyphénols de mangue présents dans le film bioactif empêchent la propagation des deux micro-organismes en raison de leurs propriétés antimicrobiennes. "Ce résultat montre que le nouveau bioplastique peut être utilisé comme emballage pour inhiber la propagation des agents pathogènes et prévenir la détérioration des aliments, ", souligne Cejudo.

Outre, la présence de l'extrait dans le film augmente la barrière UV, qui réduisent la quantité de lumière incidente qui provoque également la détérioration des aliments, en particulier sur les aliments contenant des composés oxydables tels que les lipides.

Cette étude s'ajoute à une étude similaire qu'ils ont menée il y a un an pour concevoir une autre nouvelle forme d'emballage utilisant un plastique alimentaire auquel ils ont ajouté de l'extrait de betterave rouge, riche en composés antioxydants. Après avoir effectué un essai préliminaire, ils ont obtenu un produit qui vise à améliorer les caractéristiques des récipients actuellement utilisés pour prolonger la durée de conservation des aliments sans qu'ils ne perdent leurs propriétés.

La prochaine étape pour cette équipe de recherche sera d'étudier comment cet emballage bioactif répond à la conservation d'aliments spécifiques et d'analyser ses performances à l'échelle pilote.