"Mélanges de polymères biodégradables incompatibles à base d’amidon plastifié et de Polybutylène succinate : influence de la morphologie sur les propriétés de transport" (Thèse de Fadi KHALIL)

Mardi 19 avril 2011 // Thèses soutenues

  • Directeur de thèse : Pascal Degraeve (BioDyMIA, Lyon1)
  • Co-encadrantes : Sophie Galland, Catherine Joly.

Présentation du sujet :

La bio-protection ou bio-préservation des aliments (ou des produits de santé) met en jeu la migration contrôlée d’entités anti-microbiennes libérées à partir de polymères hôtes formulés préalablement, ceci par opposition aux stratégies de formulation des aliments en présence de « conservateurs ». Ce phénomène de migration est largement étudié/modélisé dans le contexte sanitaire relatif à la contamination des aliments par les additifs initialement présents dans les polymères d’emballage. Des modèles statistiques empiriques et les lois de transport (basées sur les lois de Fick) ont permis le développement de modèles mathématiques ou de serveur dédié permettant si ce n’est de modéliser le transfert, le dimensionnement des expériences de migration.

Cependant, certains domaines restent peu explorés. Le cas des additifs de masse moléculaire supérieure à 1000 g/mol, ou l’activation des phénomènes de transport par l’humidité surtout dans le domaine des polymères polaires souvent protégés lors d’un contact alimentaire classique. Ce travail de thèse a pour but d’appréhender les phénomènes de transport par l’intermédiaire d’un set de migrants modèles de masses moléculaires variables et de structures chimiques permettant de diversifier les interactions migrant/matrice : la recherche de telles séries homologues (en masse molaire et/ou paramètres d’interactions) est un premier effort de recherche.

Les polymères hôtes polaires sélectionnés ne permettent pas d’atteindre les propriétés d’usage requises pour un matériau d’emballage (propriétés mécaniques notamment et variabilité de celles-ci selon leur état d’hydratation). Des mélanges de polymères incompatibles sont mis en œuvre afin de pallier les déficiences des polymères polaires et d’étudier l’influence de la (des) morphologie(s) retenue(s) sur les propriétés de diffusion dans la zone dite de co-continuité partielle ou totale où les comportements diffusionnels peuvent présenter des particularités d’intérêts avec également un relargage par exemple déclenché par l’eau.

De manière applicative, la finalité de ce travail portera sur la réalisation d’un/de système(s) réels avec transport d’entité anti-microbienne sélectionnée (i.e. bactériocine telle que la Nisine), dont le transport pourrait être activé de manière originale par l’eau apportée par le produit alimentaire conditionné. L’activité antimicrobienne pourra être évaluée dans ce contexte applicatif.

Méthodologie retenue :

  • Partie 1  : Réalisation de mélanges TPS/PBS thermodynamiquement incompatibles par voie fondue
  • Partie 2 : Morphologie des mélanges par extraction sélective des phases en présence en milieu solvant, sorption de molécules volatiles , désorption de molécules marquant la phase amylacée. Sélection de mélanges de morphologies co-continues partielle ou totale.
  • Partie 3  : Sélection de migrants présentant des coefficients de partage favorables à la phase TPS. Réalisation de formulations ternaires TPS/PBS/migrants seuls ou en mélange.
  • Partie 4 : Impact de la morphologie des mélanges de polymères sur le transport des migrants sélectionnés dans des simulants ou matrices alimentaires modèles – activation par l’eau.
  • Partie 5 : Application au transport de bactériocine et activité antimicrobienne de films modèles.

Moyens techniques :

  • Extrusion monovis de laboratoire ou mélangeur interne (type brabender) ;
  • MEB, extracteurs Soxhlet, sorption d’eau,
  • Montages de désorption et/ou migration de composés d’intérêts (méthodes spectroscopiques et chromatographpiques)

Partenaires du projet :

  • Centre Technique de la Conservation des Produits Agricoles (CTCPA)-Bourg en Bresse