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Les emballages plastiques traditionnels, bien que très pratiques, présentent des problèmes
liés entre autre à leur courte durée d’utilisation et à la pollution qu’ils engendrent. En
réponse à cela, des emballages biodégradables se développent peu à peu; ces derniers
permettent d’écarter le problème de la pollution. Parmi ces emballages biodégradables, on
retrouve ceux dits « actifs », qui permettent une amélioration de la conservation du
produit. Ce travail s’intéresse à la conception d’emballages biodégradables actifs ainsi
qu’à l’étude des cinétiques de relargage des composés organiques volatils qu’ils
renferment.
Le premier objectif a été l’élaboration et l’amélioration de films alimentaires
biodégradables contenant de l'huile essentielle. Les polymères servant à réaliser le film
sont le chitosan et la gélatine, et l’huile essentielle employée est celle de cannelle
(Cinnamomum verum J. Presl). L’huile essentielle a été incluse avec succès dans des
nanocapsules de zéine d’un diamètre de 353,4 nm avant d’être incorporée au mélange
formant les films. La composition initiale du film a été revue pour substituer l’acide
permettant la dissolution du chitosan: l’acide acétique a été écarté pour l’odeur
dérangeante qu'il procurait au film au profit de l’acide tartrique. Le film a conservé de très
bonnes propriétés mécaniques, n’a plus dégagé d’odeur indésirable et s’est opacifié.
Le second objectif de ce travail a été la mise au point de techniques permettant d’étudier
la migration aérienne et directe des composés organiques volatils présents dans l’huile
essentielle intégrée aux films. Le trans-cinnamaldéhyde (TCN) a été choisi comme
composé de l’huile essentielle de cannelle pour la quantification. Pour l’étude de
migration aérienne, un dispositif de dynamic headspace avec unité de désorption
thermique (DHS-TDU) lié à un appareil de chromatographie en phase gazeuse couplé à un
spectromètre de masse (GC-MS) ont été employés sur des flacons contenant le film conçu.
La méthode développée a présenté les avantages d’être très sensible et entièrement
automatisée. Pour l’étude de migration directe, les films réalisés ont été placés au contact
de morceaux de viande de porc avant d’être gardés au réfrigérateur pour une durée allant
de un à trois jours. Ensuite, des tranches ont été coupées dans l’épaisseur de la viande
avant d'être broyées dans de l’azote liquide et de subir une extraction par ultrasons dans
l’hexane. L’analyse de l’hexane par GC-MS a permis de quantifier la teneur en TCN de la
viande ainsi que sa progression dans l’épaisseur.
Les résultats pour la migration aérienne montrent que la teneur en maximale TCN obtenue
a été de 13,16 ng/mL après trois jours d’incubation, ce qui n’est pas suffisant pour inhiber
le développement de micro-organismes tels que E. Coli ou S. Aureus par fumigation sur
un produit alimentaire. Pour la migration de contact, la concentration la plus haute en
TCN obtenue a été de 2,62 µg/g pour le premier millimètre d’un morceau de viande resté durant trois jours au contact du film. Cette concentration n’est pas non plus suffisante
pour inhiber le développement des pathogènes susmentionnés dans la viande. Les
méthodes développées dans le cadre de ce travail sont prometteuses, mais le produit fini
sur lequel elles ont été appliquées nécessite encore du développement avant de constituer
un emballage « actif » à proprement parler. Traditional plastic packagings, though very useful, exhibit problems because of their short
lifespan and the pollution they induce. In response to this, biodegradable packagings are
being developed more and more; they allow the removal of the pollution problem. Among
these biodegradable packagings, we find the ones qualified as « active », which allow a
better preservation of the product. This work focuses on the design of active
biodegradable packaging as well as the release kinetics study of the organic volatile
compounds they contain.
The first objective has been the elaboration and improvement of biodegradable films
containing essential oils. The polymers used to build the film were chitosan and gelatin,
and the chosen essential oil was cinnamon (Cinnamomum verum J. Presl). The essentiel
oil has been successfully trapped in zein nanocapsules presenting a diameter of 353,4 nm
before being incorporated in the mix forming the films. The initial composition of the film
has been revised to substitute the acid allowing the dissolution of the chitosan: acetic acid
has been discarded for its unpleasant odor for the benefit of tartaric acid. The film kept
great mechanical properties, didn’t release any undesirable odor and became more opaque.
The second objective of this work has been the development of techniques to study the
aerial and direct migration of organic volatile compounds present in the essential oil
incorporated in the films. Trans-cinnamaldehyde (TCN) has been chosen as the
quantifying compound from the cinnamon essential oil. Regarding the aerial migration, a
dynamic headspace device with a thermal desorption unit (DHS-TDU) linked to a gas
chromatography device coupled with a mass spectrometer (GC-MS) have been used on
vials containing the film. The method exhibited the advantages of being very sensitive and
entirely automatized. Regarding the direct migration, films were placed in contact with
chunks of pork meat before going to the refrigerator for a duration of one to three days.
Afterwards, slices have been cut in the thickness of the meat then ground in liquid
nitrogen before undergoing an ultrasonic extraction in hexane. The solvent analysis through GC-MS allowed the quantification of the TCN content of the meat as well as its
progression in depth.
The results concerning the aerial migration show that the highest TCN concentration of
13,16 ng/mL has been attained after a three days incubation period, which is not sufficient
to inhibit the development of micro-organisms such as E. coli or S. Aureus by fumigation
on a food product. Regarding the direct migration, the highest TCN content, which is 2,62
µg/g, has been attained in the first millimeter of a meat chunk which stayed in contact
with the film for a three days period. This TCN content is not sufficient to inhibit the
development of the above-mentioned pathogens in meat either. The methods developed in
this work are promising, but the final product on which they have been tested still requires
some development before being considered an « active » packaging properly speaking.

emballage biodégradable --- film --- gélatine --- chitosan --- huile essentielle --- cannelle --- trans-cinnamaldéhyde --- zéine --- nanocapsules --- DHS-TDU --- GC-MS --- viande de porc --- cinétique --- espace de tête --- migration --- biodegradable packaging --- films --- gelatin --- chitosan --- essential oil --- cinnamon --- trans-cinnamaldehyde --- zein --- nanocapsules --- DHS-TDU --- GC-MS --- pork meat --- kinetics --- headspace --- migration --- Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Chimie --- Sciences du vivant > Sciences des denrées alimentaires --- Ingénierie, informatique & technologie > Science des matériaux & ingénierie