Approche multi-échelle des interactions entre inhibiteurs bactériens et milieux biphasiques

Multi-scale approach to interactions between bacterial inhibitors and biphasic environments

• Auteur / Autrice : Agathe Dutoit
• Direction : Louis Coroller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie, virologie et parasitologie
• Date : Soutenance le 18/06/2024
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie, Géosciences, Agronomie, Alimentation (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire de biodiversité et écologie microbienne
• Jury : Président / Présidente : Philippe Fravalo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Louis Coroller, Philippe Fravalo, Stéphane Guyot, Nadia Oulahal, Nicolas Decourcelle, Anne-Gabrielle Mathot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Guyot, Nadia Oulahal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Émulsions

Propriétés physico-chimiques

Inhibiteurs

Spores bactériennes

Mots clés libres

Bactéries sporulées

Inhibition

Acides

Emulsions huile dans eau

Microbiologie prévisionnelle

Spore-forming bacteria

Inhibition

Acids

Oil-in-water emulsions

Predictive microbiology

Résumé

L’utilisation de composés inhibiteurs naturels est répandue pour contrôler la multiplication des bactéries sporulées pathogènes ou d’altérations, dans les aliments. En raison de la complexité structurelle et physico-chimique des matrices alimentaires, certains de ces composés présentent une baisse d’efficacité inhibitrice. Les propriétés inhibitrices de sept composés ont été évaluées sur la croissance de B. weihenstephanensis KBAB4 par modélisation et mises en relation avec leurs caractéristiques physico-chimiques. Il apparait qu’en milieu aqueux nutritif, l’efficacité inhibitrice d’un composé est le résultat de sa lipophilicité, caractérisée par une plus forte dissociation à pH acide ou par un coefficient de partage (log P) plus élevé. La présence d’une phase grasse dispersée dans un milieu biphasique, une émulsion H/E, a modulé l’activité inhibitrice des acides gras lipophiles, soulignant la diffusivité de ces acides à travers les phases. De plus, en raison de son caractère lipophile, l’acide caprylique a interagi avec les émulsifiants utilisés pour stabiliser le système, réduisant ainsi son activité inhibitrice. L’efficacité inhibitrice d’un acide hydrophile, comme l’acide lactique, dans ces systèmes biphasiques dépend principalement du pH du milieu mais sa présence peut également impacter la structure de l’émulsion. Par ailleurs, il a également été mis en évidence que l’exposition à une émulsion modèle engendre une perte de culturabilité de la souche KBAB4 sur le milieu BHA. Ces travaux ont permis d’appréhender les interactions entre bactéries sporulées, composés inhibiteurs et composants d’une émulsion H/E afin d’optimiser la formulation d’aliments sains et sûrs.

The use of natural antimicrobial compounds is common for controlling the growth of pathogenic or spoilage spore-forming bacteria in foods. Some of these compounds exhibit reduced inhibitory efficacy due to food matrices structural and physico-chemical complexity. The inhibitory properties of seven compounds were assessed on the growth of B. weihenstephanensis KBAB4 by modelling, and related to their physico-chemical characteristics. It appears that in an aqueous nutrient media, the inhibitory effectiveness of a compound is due to its lipophilicity, characterized by a higher dissociation at acidic pH or a higher partition coefficient (log P). The presence of a dispersed oil phase in a biphasic medium, an O/W emulsion, modulated the inhibitory activity of lipophilic fatty acids, highlighting the diffusivity of these acids between phases. Moreover, the lipophilic nature of caprylic acid allowed interactions with the emulsifiers used for system stabilization, thereby reducing its inhibitory activity. The inhibitory effectiveness of a hydrophilic acid (such as lactic acid) in these biphasic systems primarily depends on the pH of the medium but can also impact their structure. It was also shown that exposure to a model emulsion resulted in a loss of culturability of KBAB4 strain on BHA medium. This work has allowed to understand the interactions between spore-forming bacteria, inhibitory compounds and the components of an O/W emulsion, to optimize the formulation of healthy and safe food products.