Utilisation du caséinate de sodium pour la fabrication de films actifs pour l’emballage alimentaire : étude des propriétés barrières aux gaz, de l’activité antimicrobienne et de la biodégradabilité

Fabrication of sodium caseinate edible films for active food packaging : study of gas barrier properties, antimicrobial activity and biodegradability

• Auteur / Autrice : Basak Yilin Colak
• Direction : Frédéric Prochazka, Pascal Degraeve
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 14/11/2014
• Etablissement(s) : Saint-Etienne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Gontard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Gouanvé, Monique Lacroix, Anne-Marie Riquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Caséine

Biodégradation

Matières plastiques dans l'emballage

Matières plastiques -- Extrusion

Mots clés libres

Caséinate de sodium

Extrusion

Films antimicrobiens

Films comestibles

Biodégradable

Perméabilité à l’oxygène

Perméabilité à la vapeur d’eau

Sodium caseinate

Extrusion

Antimicrobial films

Edible films

Biodegradable

Oxygen permeability

Water vapor permeability

Résumé

La mondialisation des marchés, les changements d’habitudes de consommation et les préoccupations croissantes concernant la sécurité alimentaire et l’environnement sont des éléments moteurs pour le développement des films d’emballage comestibles/biodégradables antimicrobiens. Une utilisation en masse de ce type de film est dépendante principalement des verrous technologiques car le mode de fabrication actuellement utilisé pour ce genre de film consiste à utiliser un procédé (voie solvant) qui n’est pas toujours adapté à une production importante et continue. L’étude présentée ici permet de montrer la possibilité d’obtenir des films comestibles antimicrobiens à partir de caséinate de sodium en utilisant les procédés traditionnels de la plasturgie : extrusion bi-vis et extrusion-gonflage. Grâce aux optimisations des paramètres d’élaboration tels que la température de transformation, le taux de cisaillement et le taux de plastifiant, les matériaux contenant un agent actif naturel : le lysozyme, la nisine ou la natamycine ont gardé en partie leurs activités antimicrobiennes. Par des caractérisations mécaniques et physico-chimiques des films thermoplastiques, il a été démontré que ces films ont des propriétés mécaniques et barrières similaires à ceux fabriqués par voie solvant. Ces propriétés dépendent principalement du taux de plastifiant. Ainsi, il est possible de fabriquer des films comestibles antimicrobiens de caséinate de sodium avec de bonnes propriétés mécaniques et barrières qui ne sont pas affectées par la transformation thermomécanique et qui peuvent être adaptées en fonctions des applications en variant le taux de plastifiant

Because food market becomes international, consumers are changing their habits and they are more concerned about food security and environmental issues, there are driving forces for the development of edible/biodegradable antimicrobial packaging films. However, fabrication process (solution-casting) of these kinds of films isn’t always suitable for a continuous industrial big production. The present study demonstrates the suitability of sodium caseinate based edible antimicrobial films to be fabricated by some conventional plastic transformation processes: twinscrew extrusion and blown-film extrusion. Thanks to the optimizations of elaboration parameters such as extrusion temperature, shear and plasticizer ratio, the materials incorporated with one of the following active agents: lysozyme, nisin or natamycin, partially kept their antimicrobial activity. Physical-chemical film characterization of films emphasized that the type of transformation process doesn’t have any influence on tensile or gas barrier properties. These properties are mainly affected by plasticizer type and content. Thus, sodium caseinate based edible antimicrobial films can be produced successfully by thermo-mechanical processes without losing good mechanical and gas barrier properties