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RÉSUMÉ
La sécurité des aliments est la principale préoccupation de l'industrie alimentaire et des consommateurs. Cet article rappelle les méthodes de synthèse de nanoparticules d'oxydes métalliques et les techniques de leur incorporation dans les polymères biodégradables pour obtenir des emballages actifs et intelligents. De plus, les méthodes d'évaluation des risques dus à la libération de nanoparticules d’oxydes métalliques du matériau d'emballage, les études de leur cytotoxicité sur cellules humaines, leurs effets sur la barrière intestinale et le microbiote de l’intestin, et la législation européenne relative à l’utilisation des nanomatériaux pour les emballages, sont abordés.
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Food safety and food security remains the major concern of food industry and consumers. This article covers current innovative synthesis methods for obtaining metal oxide nanoparticles and current incorporation techniques used to obtain active and intelligent packaging. The methods for risk assessment due to the metal oxide nanoparticles release from the packaging material, studies of their cytotoxicity in human cells, their effects on the intestinal barrier and the gut microbiota, and the European legislation relative to the use of nanomaterials for food packaging are summarized.
Auteur(s)
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Jasmina VIDIC : Ingénieure de recherche, docteure en physique-chimie de l’université de Belgrade - Microbiologie de l’alimentation au service de la santé, INRAE, Jouy-en-Josas, France
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Sandrine AUGER : Chargée de recherche, docteure en microbiologie de l’université Paris-Diderot - Microbiologie de l’alimentation au service de la santé, INRAE, Jouy-en-Josas, France
INTRODUCTION
L'industrie alimentaire est soumise à une pression constante pour fournir des produits alimentaires sûrs et appétissants. Pour satisfaire les demandes des consommateurs, elle améliore régulièrement à la fois la qualité des aliments et la technologie d'emballage.
L'emballage alimentaire est essentiel pour maintenir la sécurité et la qualité des produits, de la transformation et la fabrication jusqu’aux consommateurs, en passant par la manutention et le stockage. Les matières plastiques à base de pétrole (comme le polyéthylène téréphtalate, le polypropylène et le polystyrène) ont largement été utilisées pour envelopper les aliments afin de protéger leur contenu de la contamination microbienne et de l'altération. Cependant, les matières plastiques ne protègent pas complètement les aliments de l'environnement et, par conséquent, ne peuvent pas garantir totalement la qualité et la sécurité des produits. De plus, le plastique subit une fragmentation continue et peut créer des micro et nanoplastiques qui ont des effets néfastes sur l’environnement et la santé humaine. De nouveaux biomatériaux biodégradables sont développés comme alternatives aux plastiques et ainsi répondre à la demande des consommateurs et de l’industrie alimentaire. Or, ces biopolymères, matériaux « verts » et respectueux de l’environnement, souffrent souvent de propriétés mécaniques inadéquates pour envelopper les aliments, se dégradent facilement et ne font pas barrières aux gaz. L’incorporation de nanoparticules dans les biopolymères permet d’obtenir des bionanocomposites ayant des caractéristiques mécaniques améliorées. Les bionanocomposites répondent à un cahier des charges des emballages alimentaires afin de protéger efficacement les produits de la lumière, des UV, de l'humidité, de l'oxygène et des contaminations bactériennes tout en restant respectueux de l'environnement et à bas coût. Toutefois, les exigences concernant la biocompatibilité, la stabilité et la non-toxicité des matériaux en contact avec les aliments conditionnent la commercialisation des bionanocomposites pour l’emballage des aliments.
Parmi les nanomatériaux, les nanoparticules (NP) d’oxydes métalliques telles que l’oxyde de zinc (ZnO) et l’oxyde de titane (TiO2) sont les particules inorganiques les plus utilisées pour le développement d’emballages alimentaires. Dans la présente revue, les progrès depuis les années 2010 dans les stratégies d’incorporation de NP d'oxydes métalliques dans des films d'emballage alimentaire et leurs applications sont présentés ainsi que leurs modes d’action. De plus, les méthodes d'évaluation des risques dus à la libération des NP des films, leur cytotoxicité potentielle pour les cellules humaines, le microbiote intestinal et le tractus gastro-intestinal, sont exposés. Enfin, la législation européenne relative à la sécurité des nanomatériaux pour les emballages est présentée. L’objectif de cet article est de présenter comment la nanotechnologie peut répondre à certains besoins de l'industrie alimentaire qui est confrontée à de nombreux défis pour garantir des aliments frais et savoureux qui possèdent une durée de conservation prolongée. Dans le même temps, les consommateurs exigent des matériaux d'emballage durables qui réduiront les problèmes environnementaux associés aux déchets plastiques et attendent la diminution d’utilisation de conservateurs par l'industrie alimentaire.
Domaine : recherche et innovation.
Degré de diffusion de la technologie : émergence.
Technologies impliquées : nanobiomateriaux, chimie verte.
Domaines d’application : emballage, nanotechnologie.
Principaux acteurs français : ANSES.
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Pôles de compétitivité : Biotechnologies.
-
Centres de compétence : ANSES, INRAE, AgroSup Dijon.
-
Industriels : industrie agroalimentaire ; grandes marques de distribution ; secteur de la biotechnologie.
Autres acteurs dans le monde :
Food and Drug Administration (FDA, « Agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux »), European Food Safety Autority (EFSA, « L'Autorité européenne de sécurité des aliments »), Nations Unies programme environnemental.
Contact : http://www.anses.fr ; http://www.fda.gov/ ; https://www.un.org/fr/
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MOTS-CLÉS
sécurité alimentaire nanoparticules d’oxyde de zinc nanoparticules d’oxyde de titane durée de conservation agents antimicrobiens biocompatibilité
KEYWORDS
food safety | zinc oxide nanoparticles | titanium oxide nanoparticles | shelf-life | antimicrobial agents | biocompatibility
DOI (Digital Object Identifier)
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Emballages actifs et intelligents9. Glossaire
Bionanocomposite ; bionanocomposite
Matrice composée d’un ou plusieurs polymères naturels (biopolymères) en mélange avec des nanoparticules.
Cytotoxicité ; cytotoxicity
Propriété d’un agent chimique ou biologique à induire la destruction de cellules cibles.
Dysbiose ; dysbiosis
Ce terme désigne un déséquilibre du microbiote présent sur ou dans un organisme tel que le corps humain. Une dysbiose du microbiote intestinal humain se traduit le plus souvent par une perte de la diversité et de la richesse des espèces bactériennes (symbiontes) et par une augmentation d’une ou plusieurs bactéries pathogènes du microbiote (pathobiontes).
Méthode de synthèse « verte » ; green synthesis method
La chimie verte a pour but de concevoir et de développer des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou d'éliminer l'utilisation et la synthèse de substances dangereuses.
Méthode sol-gel ; sol-gel process
L’appellation sol-gel est une contraction des termes « solution-gélification ». Le procédé sol-gel consiste à obtenir une phase solide à température ambiante par polymérisation de précurseurs moléculaires. Le passage par un état de sol, homogène à l’échelle moléculaire, permet de maîtriser la mise en forme et les propriétés physico-chimiques du matériau final. Le dopage par des nanoparticules est facilité car il se fait en phase liquide dans la solution de précurseurs.
Microbiote intestinal ; gut microbiota
Aussi appelé flore intestinale, il constitue l’ensemble des micro-organismes (bactéries, levures, virus, archées) du tractus digestif.
Microplastiques et nanoplastiques ; microplastics and nanoplastics
Déchets microscopiques, invisibles à l’œil nu, dont la taille est inférieure à 5 mm et 100 nm, respectivement. Ils peuvent provenir de la fragmentation de plus gros déchets sous l’effet de l’eau, de la lumière, des turbulences océaniques (fragmentation mécanique) et des organismes vivants (biodégradation).
Nanomatériaux ; nanomaterials
Ils sont définis par la Commission européenne comme des matériaux constitués des particules qui ont une ou plusieurs de leurs dimensions externes entre 1 et 100 nm.
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - OMEROVIĆ (N.), DJISALOV (M.), ŽIVOJEVIĆ (K.), MLADENOVIĆ (M.), VUNDUK (J.), MILENKOVIĆ (I.), KNEŽEVIĆ (N.Ž.), GADJANSKI (I.), VIDIĆ (J.) - Antimicrobial nanoparticles and biodegradable polymer composites for active food packaging applications. - Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety (2021).
-
(2) - STANKIC (S.), SUMAN (S.), HAQUE (F.), VIDIC (J.) - Pure and multi metal oxide nano-particles : synthesis, antibacterial and cytotoxic properties. - Journal of nanobiotechnology, 14, p. 1-20 (2016).
-
(3) - ISMAIL (A.), MENAZEA (A.), KABARY (H.A.), EL-SHERBINY (A.), SAMY (A.) - The influence of calcination temperature on structural and antimicrobial characteristics of zinc oxide nanoparticles synthesized by Sol-Gel method. - Journal of Molecular Structure, 1196, p. 332-337 (2019).
-
(4) - QUEK (J.-A.), LAM (S.-M.), SIN (J.-C.), MOHAMED (A.R.) - Visible light responsive flower-like ZnO in photocatalytic antibacterial mechanism towards Enterococcus faecalis and Micrococcus luteus. - Journal of Photochemistry and Photobiology, B : Biology, 187, p. 66-75 (2018).
-
(5)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Loi n° 83-634 du 13 juillet 1983 portant droits et obligations… (version consolidée du 3 mars 2002).
Décret n° 2000-44 du 13 janvier 2000 portant… (version consolidée au 5 octobre 2007), JO n° 11 du 14 janvier 2000, page 369, NOR : FPPA9910013D.
Règlement (CE) n° 1935/2004 concernant les matériaux et objets destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires du Parlement européen et du Conseil du 27 octobre 2004.
Règlement (CE) n° 450/2009 concernant les matériaux et objets actifs et intelligents destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires de la Commission du 29 mai 2009.
Règlement (CE) n° 10/2011 concernant les matériaux et objets en matière plastique destinés à entrer en contact avec les denrées alimentaires de la Commission du 14 janvier 2011.
HAUT DE PAGE2.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Agence nationale sécurité sanitaire alimentaire nationale (ANSES)
US, Food and Drug Administration (FDA)
Autorité européenne de sécurité...
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