Un système d'emballage alimentaire réduit les risques pour la santé et conserve les aliments

«Un système d'emballage alimentaire réduit les risques pour la santé et conserve les aliments», source EurekAlert!

Inspiré de la médecine du champ de bataille, cet emballage alimentaire antimicrobien pourrait réduire le gaspillage alimentaire et les maladies d'origine alimentaire

Alors que les prix des aliments continuent d'augmenter et qu'une crise alimentaire mondiale se profile à l'horizon, il est stupéfiant de penser qu'environ 30 à 40% de l'approvisionnement alimentaire américain se retrouve dans des décharges, principalement en raison de la détérioration. Dans le même temps, l'Organisation mondiale de la santé estime que les maladies d'origine alimentaire dues à la contamination microbienne provoquent environ 420 000 décès par an dans le monde.

Et s'il existait un moyen de conditionner les aliments frais qui pourrait prolonger leur durée de conservation et éliminer la contamination microbienne ?

Désormais, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et de la Harvard T.H. Chan School of Public Health ont mis au point un système d'emballage alimentaire biodégradable et antimicrobien qui fait les deux.

«L'un des plus grands défis de l'approvisionnement alimentaire est la distribution et la viabilité des produits alimentaires eux-mêmes», a dit Kit Parker, professeur de bioingénierie et de physique appliquée et auteur principal de l'article. «Nous exploitons les progrès de la science des matériaux et du traitement des matériaux pour augmenter à la fois la longévité et la fraîcheur des aliments et le faire dans un modèle durable.»

L’étude a été publiée dans Nature Food.

Du champ de bataille à la ferme

Étonnamment, le nouveau système d'emballage alimentaire a ses racines dans la médecine du champ de bataille. Depuis plus d'une décennie, Parker et son groupe développent des fibres antimicrobiennes pour les pansements. Leur plate-forme de fabrication de fibres, connue sous le nom de Rotary Jet-Spinning (RJS), a été spécialement conçue à cet effet.

Le RJS fonctionne comme une machine à barbe à papa, une solution de polymère liquide est chargée dans un réservoir et expulsée à travers une minuscule ouverture par la force centrifuge lorsque l'appareil tourne. Lorsque la solution quitte le réservoir, le solvant s'évapore et les polymères se solidifient pour former des fibres, avec des diamètres contrôlés allant de l'échelle microscopique à l'échelle nanométrique.

L'idée de traduire la recherche du pansement des plaies à l'emballage des aliments est née d'une collaboration avec Philip Demokritou, l'ancien codirecteur du Center for Nanotechnology and Nanotoxicology (NanoCenter) de la Harvard's Chan School. Le NanoCenter est une initiative conjointe entre Harvard et la Nanyang Technological University de Singapour.

«Il s'est avéré que les pansements ont le même objectif, à certains égards, que les emballages alimentaires - soutenir les tissus, les protéger contre les bactéries et les champignons et maîtriser l'humidité», a dit Huibin Chang, stagiaire postdoctoral au SEAS et premier auteur de l'article.

Pour rendre les fibres sans danger pour les aliments, l'équipe s'est tournée vers un polymère appelé le pullulane. Le pullulane est un polysaccharide comestible, insipide et naturel couramment utilisé dans les rafraîchisseurs d'haleine et les menthes.

Les chercheurs ont dissous le polymère de pullulane dans de l'eau et l'ont mélangé avec une gamme d'agents antimicrobiens d'origine naturelle, notamment de l'huile de thym, de la nisine et de l'acide citrique. La solution est ensuite filée dans un système RJS et les fibres sont déposées directement sur un aliment. Les chercheurs ont démontré la technique en enveloppant un avocat avec des fibres de pullulane. Le résultat ressemble à un fruit enveloppé dans une toile d'araignée.

L'équipe de recherche a comparé leur emballage RJS à une feuille d'aluminium standard et a constaté une réduction substantielle de la contamination par des micro-organismes, notamment E. coli, L. innocua et A. fumigatus.

«Le rapport surface/volume élevé du revêtement permet de tuer beaucoup plus facilement les bactéries dangereuses, car davantage de bactéries entrent en contact avec les agents antimicrobiens que dans les emballages traditionnels», a dit John Zimmerman, stagiaire postdoctoral au SEAS et co-auteur de l’article.

L'équipe a également démontré que leur emballage en fibres augmentait la durée de conservation de l'avocat, un fruit notoirement pointilleux qui peut passer de mûr à pourri en quelques heures. Après 7 jours sur une paillasse de laboratoire, 90% des avocats non emballés étaient pourris tandis que seulement 50% des avocats enveloppés dans des fibres de pullulane antimicrobiennes pourrissaient.

L'emballage est également soluble dans l'eau et biodégradable, se rinçant sans aucun résidu sur la surface de l'avocat.

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