Influence des interactions acido-basiques sur l'encrassement et la biocontamination de supports métalliques oxydés

Influence of acid-base interactions in protein and bacterial adhesion on oxide films

• Auteur / Autrice : Isabelle Chevallier
• Direction : Marie-Geneviève Barthes-Labrousse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfaces (technologie) -- Analyse

Acier ferritique

Encrassement

Contamination de surfaces

Adhésion (physique)

Résumé

Les matériaux métalliques, couramment utilisés dans les industries agroalimentaires, sont en contact quasi permanent avec un environnement de macromolécules et de bactéries, susceptibles de s'adsorber ou d'adhérer sur ces supports métalliques. Afin de réguler cette biocontamination, de nombreuses études ont été développées sur la compréhension du phénomène d'adhésion. Il ressort de ces travaux que l'adhésion des microorganismes aux surfaces est le résultat d'interactions physico-chimiques entre la cellule et le support récepteur. Si le rôle des interactions de type Lewis acide-base est souvent évoqué, leur implication réelle dans la mise en place des phénomènes bioadhésifs n'est toujours pas clairement démontrée. Pour évaluer le rôle des interactions acide-base de Lewis dans les phénomènes d'encrassement par la sérum albumine bovine et d'adhésion par Listeria monocytogenes, nous avons sélectionné des supports métalliques de degré d'acido-basicité différents notamment des acier ferritiques. La caractérisation physico-chimique des supports métalliques oxydés a révélé l'importance des éléments d'alliage mineurs dans les aciers inoxydables ferritiques, se traduisant par une modulation de la composition chimique des surfaces et donc par une variation des caractéristiques énergétiques des surfaces. Les résultats obtenus lors de l'adsorption de la BSA sur ces supports ont montré la capacité de la protéine à adapter sa conformation à la surfaces réceptrice et mis en évidence le rôle des interactions acide-base de Lewis dans l'encrassement des surfaces. L'étude de l'adhésion de Listeria monocytogenes a permis de souligner l'importance de la couche de protéine adsorbée dans la réduction de la contamination microbienne. Ainsi, un contrôle du degré d'acido-basicité des supports permettrait de maîtriser le film d'encrassement protéique, film servant de conditionnement naturel des matériaux et permettant de i) limiter l'adhésion microbienne, ou au contraire ii) la favoriser.

Metallic materials are of frequent use in food industry, where they are always in contact with macromolecular substances and a bacterial environment which can attach to metallic surfaces. To control this problem, a better understanding of the adhesion phenomenon is required. Adhesion of microorganisms to food processing equipment surfaces is the result of physicochemical interactions between cells and solid surfaces. If the role of Lewis acid-base interactions is often evoked, their real implication in the adhesion phenomenon has been not clearly demonstrated so far. To evaluate the role of Lewis acid-base interactions in serum albumin bovine (BSA) fouling and Listeria monocytogenes adhesion, we have prepared metallic surfaces with different acido-basic degrees: ferritic stainless steels, tantalum and cobalt. Physicochemical characterization of passive films has shown the significant contribution of the minor oxidisable elements in ferritic stainless steels, which can modify surface chemical composition and then lead to a variation of surface energy characteristics. The results obtained following BSA adsorption have shown that the protein adapts her molecular conformation to the substrate and underlined the role of Lewis acid-base interactions in surfaces fouling. The study of Listeria monocytogenes adhesion has revealed the importance of the adsorbed layer to reduce the microbial contamination. Thus the control of surface acid-base properties should allow to obtain a controlled adsorbed layer which is a natural conditioning film of surfaces and can either inhibit the microbial adhesion or, reversely, increase this phenomenon.