L’objectif général de ce projet était d’étudier et de comprendre les mécanismes d’action de différents traitements combinés; à savoir les solutions électro-activées (SEA) exemptes de sodium et produites à base d’acétate et de citrate de potassium avec ou sans ajout de KCl, les températures modérées et la nisine sur l’inactivation des spores de Clostridium sporogenes PA 3679, utilisé comme un substitut non pathogène de Clostridium botulinum, en vue d’utiliser cette technologie de barrières comme une approche novatrice et efficace pour la production de légumes en conserve salubres, de hautes valeurs nutritionnelles et sans ajout de sodium. En effet, les SEA regroupent de nombreux paramètres importants qui peuvent être exploités contre les spores de
Clostridium. Ces solutions sont très oxydantes en plus d’avoir un pH acide et une valeur du potentiel d’oxydo-réduction (POR) très élevée.
Comme premier objectif spécifique, l’étude de l’effet de l’électro-activation sur les propriétés physico-chimiques des solutions activées était conduite dans le but de sélectionner les solutions qui seront utilisées dans la partie microbiologique de ce projet. Pour cela, huit types de solutions ont été électro-activées sous quatre intensités de courant électrique pendant une heure. L’effet de l’intensité du courant a été étudié sur différents paramètres des solutions traitées; incluant le pH, le POR, la température et le degré d’acidité formé. À l’anode, une électro-activation sous 400 mA pendant 60 min était capable de produire des SEA avec un faible pH (3,18-3,47) et un fort POR (+417 à +1043 mV). En plus, les résultats obtenus ont montré que, quel que soit le type de solutions qui ont été électro-activées, un pH acide ainsi qu’une valeur positive du POR étaient directement proportionnels à l'intensité d'électro-activation. Le pH le plus bas et le POR le plus élevé ont été obtenus lorsque les solutions ont été produites sous une intensité d'activation de 400 mA pendant 60 min (El Jaam et al., 2017). Un travail similaire, effectué en 2015 par Liato et ses collaborateurs, traite de l’effet de l’électro- activation (EA) dans le but d’obtenir des SEA avec des propriétés acides/alcalines et oxydatives/réductrices. Similairement aux résultats obtenus dans l’article de (El Jaam et al., 2017), les auteurs indiquent que le pH avait la tendance de diminuer avec l’augmentation de l'intensité du courant utilisé pour l'électro-activation.
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À l’issue du deuxième objectif, pour chaque type de solutions, quatre SEA étaient retenues pour étudier leurs effets sur l’inactivation des spores de C. sporogenes PA 3679 (substitut non pathogène de C. botulinum). Dans un premier lieu, l’effet de ces SEA, seules ou combinés avec des traitements thermiques à faible intensité (95, 105 et 115 °C), était étudié dans des conditions de modèles (contact direct des spores avec les SEA). La plus basse température choisie était de 95 °C qui semble être proche de la température de blanchiment nécessaire pour arrêter l’activité des enzymes dans les légumes. Les résultats obtenus dans cette étude montrent que les SEA, appliquées seules ou combinées avec les traitements thermiques modérés, avaient un effet sporicide important sur la destruction des spores de C. sporogenes PA 3679. Le degré d’inactivation des spores était > 7 log UFC/mL. Beaucoup sont les études qui ont étudié l’effet des SEA contenant du NaCl sur les bactéries. Selon nos connaissances, l’utilisation des SEA exemptes de NaCl contre les spores de C. sporogenes PA 3679 n’ont pas été citées auparavant. La microscopie électronique à transmission a révélé des dommages importants dans les composants des spores traitées (noyau, couche et cortex). Dans tous les micrographes observés, il y avait des spores sans noyau, des spores déformées ou des débris de spores (El Jaam et al., 2016). Cet objectif a permis de mettre en évidence la possibilité de réduire le taux de sodium dans les aliments en conserve, car les solutions utilisées étaient sans sodium.
À l’issue du troisième objectif, l’effet synergique sporicide des SEA et des traitements thermiques modérés a été testé sur les spores de C. sporogenes PA 3679 dans une purée des haricots verts. Cette étape était nécessaire afin de voir le vrai degré d’inactivation des traitements appliqués. Un tel exemple de conception de technologie de barrières peut avoir un effet bénéfique sur la valeur nutritive des aliments. Suite aux résultats de dénombrement obtenus à la fin de ce volet, une importante diminution du degré d’inactivation des spores a été causée par le pouvoir tampon induit par l’utilisation de la purée des haricots verts. Comparé aux résultats obtenus dans des milieux modèles, il y avait une diminution significative dans l’effet sporicide des traitements appliqués. Les degrés d’inactivation des spores par chaque type de solutions, avec ou sans KCl, étaient le même sans aucune différence significative. Comme conséquences, il a était décidé de ne pas utiliser les solutions supplémentées
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par du KCl pour la suite du projet. Ainsi, afin de récupérer l’effet sporicide initiale, détectés dans les contions modèles, il a était décider d’ajouter une autre importante barrière pour l’ensemble de traitements appliqués. Mondialement utilisé, non toxique, sains et actifs sur différentes agents pathogènes, la nouvelle barrière choisi était la nisine. Ceci, était le travail du dernier volet de ce projet.
Des tests préliminaires de détermination de la concentration minimale inhibitrice (CMI) de nisine contre les spores de C. sporogenes PA 3679 ont été réalisés. Ensuite, quatre concentrations de nisine ont été fixées pour une utilisation ultérieure. À l’issue du denier objectif de ce travail, l’effet combiné des SEA, de températures modérées et de nisine a été étudié sur l’inactivation des spores de C. sporogenes dans la purée des haricots verts. Ce volet a montré que la combinaison de toutes ces barrières peut être utilisée comme une barrière efficace et hautement sporicide pour inactiver les spores de C. sporogenes. La nisine ajoutée était capable de récupérer une partie de l’activité sporicide initiale et ainsi augmenter le degré d’inactivation des spores dans la purée des haricots verts. Dans certain cas, il était possible d’obtenir un degré d’inactivation des spores > 7 log UFC/mL avec une température < 121 °C (température de stérilisation conventionnelle). En outre, les effets synergiques entre les barrières appliquées peuvent être considérés comme une solution de substitut au procédé conventionnel utilisé dans la production des aliments traités à la chaleur. Les effets sporicides observés étaient confirmés par des dommages détectés par analyse en microscopie électronique à transmission.
Finalement, deux modèles de technologie de barrières ont été établis: le premier consiste en une solution d'acétate de potassium électro-activée à 400 mA pendant 60 min, 1000 UI / mL de nisine et un traitement thermique modéré de 95 °C pendant 15 minutes. Le second serait un modèle composé d’une solution électro-activée de citrate de potassium (400 mA pendant 60 min), 1000 UI/mL de nisine et un traitement thermique de 115 °C pendant 15 minutes. Dans des tiges intactes des haricots verts, les deux modèles utilisés pour leurs effets barrières ont montré une haute action inactivatrice significativement plus élevée par rapport à celle observée dans la purée. L’approche novatrice dans cette étude se résume dans ces deux points essentiels :
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L’absence de sodium dans les solutions électro-activées et utilisées dans le procédé de mise en conserve des haricots verts,
Le succès de franchir un degré d’inactivation des spores situé entre 6 et 7 log UFC/mL en utilisant un traitement thermique modérés < 100 °C. Des études avancées sur les SEA devraient être réalisées afin de mieux comprendre leurs mécanismes d’action sur les spores de spores de C. sporogenes. L'effet de ces solutions sur les spores à l'échelle moléculaire sera un point important à étudier. Un séquençage complet de l'ADN et une expression génique peuvent être utiles. L’étude de l’effet d’inactivation des combinaisons des barrières obtenues contre d’autres agents pathogènes avec d’autres produits alimentaires sera très intéressante à réaliser.
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