Modélisation de l'impact de facteurs environnementaux sur la stabilité de poudres postbiotiques en lien avec leur efficacité

Modeling the impact of environmental factors on postbiotic powders stability in relation to their efficacy

• Auteur / Autrice : Pauline Nicolas
• Direction : Christelle Turchiuli
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences des aliments et des bioproduits
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SayFood - Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Génie des Produits
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech

Mots clés

Mots clés libres

Science des aliments et des bioproduits

Science des matériaux

Physico-chimie

Poudres

Prise en masse

Food and bioproducts science

Science of materials

Physico-chemistry

Powders

Caking

Résumé

Sur le marché de l'alimentation animale, le concept de postbiotique est relativement nouveau mais connaît un développement important et rapide. Les postbiotiques, présentés sous forme de poudres, sont utilisés chez les animaux d'élevage pour améliorer leur santé et leurs performances. Ils agissent sur l'environnement intestinal des animaux en régulant la flore bactérienne, en renforçant l'immunité digestive, en réduisant l'inflammation et en améliorant la digestibilité des aliments. Ils sont considérés comme une alternative naturelle, efficace et rentable aux antibiotiques et aux produits chimiques utilisés dans l'alimentation animale, répondant ainsi aux préoccupations croissantes des consommateurs en matière de santé animale et d'environnement. La stabilité des poudres postbiotiques est complexe puisque celle-ci dépend de la composition et des propriétés du produit, ainsi que de son stockage et de son utilisation finale. Ainsi, pour préserver l'efficacité nutritionnelle et technologique de la poudre, il est nécessaire de connaître ses propriétés physico-chimiques initiales et de maîtriser leur évolution au cours du stockage dans des conditions qui peuvent être très différentes en fonction de la destination de la poudre. La connaissance des interactions entre le produit et l'environnement est ainsi indispensable pour proposer des emballages adaptés, préconiser des conditions de stockage spécifiques ou envisager une nouvelle formulation pour le produit. Cependant, ces interactions sont complexes et la mise en place de cartographies intégrant les paramètres clés pour identifier rapidement les zones de stabilité des produits serait un outil essentiel. L'objectif de la thèse est donc de décrire les phénomènes impliqués dans la modification des propriétés technologiques des poudres postbiotiques pendant le stockage, afin de gagner en connaissance produit et méthodologique d'une part, et d'être capable de définir dans le cadre du développement des futures générations de postbiotiques, des stratégies de formulation et pré-formulation mieux ciblées d'autre part. De plus, les méthodologies développées pour l'analyse et la caractérisation de la stabilité des poudres seront applicables (directement ou après adaptation) à d'autres produits pulvérulents sensibles à l'environnement (température, humidité relative). Enfin, la compréhension des mécanismes impliqués dans l'évolution des propriétés des poudres postbiotiques abordée ici principalement à l'échelle de la particule, est indispensable pour la compréhension et la prédiction des phénomènes à l'échelle macroscopiques (prise en masse dans le sac pendant le transport et lors du stockage). La modélisation mathématique permettra par ailleurs de mettre en place des cartographies du comportement des poudres.

In the animal feed market, the concept of postbiotics is relatively new, but is developing rapidly. Postbiotics are used in farm animals to improve health and performance. They act on the animal's intestinal environment by regulating bacterial flora, boosting digestive immunity, reducing inflammation and improving feed digestibility. They are considered a natural, efficient and cost-effective alternative to antibiotics and chemicals used in animal feed, responding to growing consumer concerns about animal health and the environment. The stability of postbiotic powders is complex, since it depends on the composition and properties of the product, as well as on its storage and final use. To preserve the nutritional and technological efficacy of the powder, it is necessary to know its initial physico-chemical properties, and to control their evolution during storage under conditions that can change depending on the powder's intended use. Knowledge of the interactions between the product and the environment is therefore essential for proposing suitable packaging, recommending specific storage conditions or considering a new formulation for the product. However, these interactions are complex, and the creation of maps integrating the key parameters for rapidly identifying product stability zones would be an essential tool for providing suitable solutions. The aim of this thesis is to describe the phenomena involved in modifying the technological properties of postbiotic powders during storage, in order to gain product and methodological knowledge on the one hand, and to be able to define better-targeted formulation and pre-formulation strategies for the development of future generations of postbiotics on the other. In addition, the methodologies developed for the analysis and characterization of powder stability will be applicable (directly or after adaptation) to other powder products sensitive to the environment (temperature, relative humidity). Finally, understanding the mechanisms involved in the evolution of postbiotic powder properties, tackled here mainly at the particle scale, is essential for understanding and predicting phenomena at the macroscopic scale (mass gain in the bag during transport and storage). The use of mathematical modeling is necessary to create maps of powder behavior.