Application des solutions électro-activées (SEA)

Les solutions électro-activées (SEA) sont actives contre un large spectre des microbes et elles peuvent être utilisées dans divers domaines comme la décontamination de l'eau, la désinfection et la stérilisation des milieux et des instruments médicaux, la désinfection et la préservation des aliments (Hricova et al., 2008; Nan et al., 2010; Rahman et al., 2010). Plusieurs avantages de l’utilisation des SEA peuvent être cités, parmi lesquels, on trouve les suivants:

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En raison de leurs propriétés antimicrobiennes non sélectives, les SEA ne favorisent pas le développement de la résistance bactérienne,

En respectant certaines conditions, leur utilisation dans divers produits alimentaires n'a pas d’effet négatif sur les propriétés organoleptiques (couleur, odeur, arôme et texture),

Les coûts opérationnels pour la production des SEA sont faibles (Al-Haq et al., 2005; Vorobjeva, Vorobjeva, & Khodjaev, 2004):

Ainsi, les solutions électro-activées peuvent être appliquées pour :
Activer certaines enzymes antioxydantes,

Inactiver des levures,

Améliorer les propriétés panifiables du pain et augmenter sa durée de vie,
Traiter et prévenir la formation de biofilms bactériens,

Être pulvérisé sur des volailles pour agréger l’effet de la réfrigération sur l’entreposage sécuritaire,

Inactiver les entéro-toxine staphylococcique A,
Inactiver les bactéries sporulantes (Aider et al., 2012).

En effet, le pH acide des SEA réduit la croissance bactérienne et rend les cellules bactériennes plus sensibles au chlore actif en sensibilisant leur membrane externe à l'entrée de HOCl. Ainsi, les composés de chlore actif peuvent détruire les membranes des micro-organismes. L'oxydation due au POR élevé peut aussi endommager les membranes cellulaires, provoquer l'oxydation des composés sulfhydryle sur les surfaces cellulaires et créer une perturbation dans le métabolisme des cellules conduisant à leur inactivation (Liao, Chen, & Xiao, 2007). Par contre, d'autres modes d'action du chlore libre, la décarboxylation d'acides aminés, les réactions avec des acides nucléiques et le métabolisme déséquilibré après la destruction d'enzymes clés, ont également été proposés comme étant des facteurs contribuant à l’inactivation des bactéries par des solutions électro-activées (Hricova et al., 2008; Kiura et al., 2002). Certains auteurs ont suggéré que l’activité antimicrobienne des SEA est due à la haute valeur de POR et non pas au chlore résiduel. Le POR d'une solution est un indicateur de sa capacité à s'oxyder ou à réduire avec des valeurs plus élevées de

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POR correspondant à une plus grande résistance à l'oxydation. Ainsi, Al-Haq et al. (2005) reportent que l'inactivation de la bactérie E. coli était principalement dépendante du POR des solutions électrolysées (SE) et non au chlore résiduel (Al-Haq et al., 2005). Pour sa part, l’étude de Liao et al. (2009) suggère que le POR modifie probablement le flux d'électrons dans les cellules microbiennes (Liao et al., 2007).

L'effet des SEA sur l’inactivation des micro-organismes est influencé par plusieurs facteurs tels que le type des solutions, le pH, le POR, l’intensité utilisés pendant la production, l’agitation, le temps d'exposition et la température de traitement. À des températures plus élevées, les membranes cellulaires des bactéries à Gram négatif deviennent plus fluides, ce qui permet une entrée plus facile des SEA dans les cellules microbiennes (Fabrizio & Cutter, 2003; H. Park, Hung, & Kim, 2002). Afin de bénéficier des différentes propriétés des SEA, différentes recherches sont faites afin d’étudier l’effet combiné de ces solutions avec d’autres traitements appliqués dans le principe de l’effet barrière. Koseki et al. (2004) ont étudié l’effet combiné d'un prétraitement thermique modéré avec des solutions électrolysées (SE) sur l’inactivation d’E. coli O157: H7 et Salmonella dans la laitue. Comme conclusion, ils reportent que l'extension du temps de prétraitement thermique était capable d’augmenter l'effet bactéricide de l’ensemble du traitement et prévenir la détérioration de la laitue causée par l’application des hautes températures (Shigenobu Koseki, Yoshida, Kamitani, Isobe, & Itoh, 2004). Liato et al. (2015) ont étudié l’effet combiné des SEA et d’un traitement thermique sur la destruction des spores de Clostridium sporogenes ATCC 7955 dans une purée végétale. Les auteurs ont reporté que, pendant 1 min à 60 °C, les SEA étaient capables d’inactiver jusqu’à > 6 log UFC/mL de spores C. sporogenes ATCC 7955. Cette combinaison des SEA avec le traitement thermique a provoqué une diminution significative de la résistance des spores de C. sporogenes à la chaleur (V. Liato, Labrie, Viel, Benali, & Aider, 2015).

Rahman et al. (2011) ont étudié l’effet synergique de solution électrolysée (SE), de l'acide citrique et d’un traitement thermique doux pour assurer la sécurité microbienne, augmenter la durée de conservation et la qualité sensorielle des carottes râpées. Les auteurs reportent qu’une combinaison de 1% d'acide citrique avec des SE à 50 °C a montré une réduction globale de 3.7 log UFC/g de bactéries, des levures et

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des champignons. Ainsi, ce modèle d’effet barrière était capable de causer une réduction de 3.97 et 4 log UFC/g de L. monocytogenes et de E. coli O157: H7, respectivement. Comme conclusion, la combinaison des SE avec l'acide citrique et la température modérée a amélioré la qualité sensorielle, microbienne et la durée de conservation des carottes fraîchement râpées (S. M. Rahman, Jin, & Oh, 2011). Une étude faite par Park et al. (2009) a traité l’effet synergique de solution électrolysée (SE) et de l'acide citrique contre les spores de Bacillus cereus dans les fruits, légumes et céréales. Comme conclusion, les auteurs reportent que cet effet synergique entre les SE et l'acide citrique a joué un rôle important dans la réduction des agents pathogènes d'origine alimentaire dans ces produits (Park, Guo, Rahman, Ahn, & Oh, 2009). De même, Park et al. (2002) ont reporté qu’avec un modèle de combinaison constitué de : SE (pH de 2.8, POR de 1163 mV et 25 ppm de chlore actif) et un traitement à température ambiante thermique de 23 °C durant 30 secondes, il était possible de franchir une réduction de 9 log UFC/mL de S. aureus. Une diminution de la concentration de chlore actif jusqu’à 10 ppm diminue en conséquence le taux d’inactivation à 4,0 log UFC/mL (Park et al., 2002).

L’efficacité des solutions électrolysées (SE) contenant 30 ppm de chlore libre, de l'eau ozonée (5 ppm d'ozone) et d'une solution d'hypochlorite de sodium (NaOCl, 150 ppm de chlore libre) sur la désinfection des concombres et des fraises a été reportée. Pour un temps d’exposition de 10 min, les SE et le NaOCl étaient capables de réduire le taux des bactéries mésophiles aérobies de 1,4 et 1,2 log UFC/concombre, respectivement. Une étape de prétraitement des concombres dans des SE alcalines pendant 5 min a montré une réduction des bactéries mésophiles aérobes de 2 log CFU/concombre plus supérieurs par rapport à celle obtenue en l’absence de l’étape de prétraitement. Par contre sur les fraises, le traitement par des SE pendant 10 min a permis d'abaisser de 1,6, 2,4 et 1,6 log CFU/fraise, respectivement, les bactéries aérobes, les coliformes et des champignons présents naturellement sur le fruit (S. Koseki, Yoshida, Isobe, & Itoh, 2004).

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Chapitre 2: Problématique, hypothèses et objectifs de