Inactivation rapide de Salmonella enterica multirésistante sur les aliments par des films photocatalytiques activés par la lumière visible

Introduction

La persistance des bactéries multirésistantes comme Salmonella enterica sur les produits alimentaires représente une menace majeure pour la sécurité alimentaire et la santé publique. Les méthodes classiques de désinfection montrent souvent une efficacité limitée et leur usage excessif de produits chimiques soulève des préoccupations environnementales et sanitaires. Récemment, le développement de films photocatalytiques activés par la lumière visible offre une solution alternative, innovante et respectueuse de l'environnement pour l'inactivation rapide de pathogènes récalcitrants sur différents types d’aliments.

Contexte scientifique et technologique

La photocatalyse, exploitant des matériaux semi-conducteurs tels que le dioxyde de titane modifié, peut générer des espèces réactives de l’oxygène (ROS) sous l’action de la lumière visible. Ces ROS possèdent une capacité oxydante suffisante pour désorganiser les membranes cellulaires bactériennes, dégrader l’ADN et les protéines, menant ainsi à l’inactivation microbienne.

Cependant, la résistance accrue de certaines souches de Salmonella enterica, notamment à de multiples classes d'antibiotiques, soulève la nécessité de méthodes alternatives robustes et non pharmacologiques pour éliminer efficacement ces bactéries des surfaces et matrices alimentaires.

Principaux résultats et méthodologie

Préparation des films photocatalytiques

Des films minces ont été élaborés à base de photocatalyseurs adaptés, déposés sur des supports polymériques alimentaires courants. Les propriétés des films, notamment leur activation sous lumière visible, leur stabilité mécanique et leur innocuité alimentaire, ont été rigoureusement contrôlées.

Dispositif expérimental

Des échantillons alimentaires variés (viandes crues, légumes-feuilles, fruits frais) ont été artificiellement contaminés avec des souches cliniquement pertinentes de Salmonella enterica résistantes à de multiples agents antimicrobiens. Ceux-ci ont ensuite été exposés à des conditions de lumière visible simulant un environnement industriel ou domestique classique, en présence des films photocatalytiques.

Mesure de la réduction bactérienne

Après différentes durées d’exposition (allant de quelques minutes à 2 heures), des analyses quantitatives ont été réalisées pour évaluer la viabilité bactérienne résiduelle. Des méthodes complémentaires telles que la microscopie électronique à balayage (MEB) et la cytométrie en flux ont permis d'élucider les mécanismes d'endommagement cellulaire induits par la photocatalyse.

Performances d’inactivation et spécificité d’action

Rapidité de l'inactivation

Les films photocatalytiques activés par lumière visible ont permis une réduction spectaculaire, supérieure à 5 logs du nombre de colonies viables de Salmonella enterica en moins de 30 minutes, même sur des matrices alimentaires complexes et humides. Ce niveau d'élimination est conforme, voire supérieur, aux exigences internationales relatives à la sécurité microbiologique des aliments manipulés à froid.

Efficacité contre souches multirésistantes

Contrairement à certaines interventions chimiques où la résistance multi-médicamenteuse peut limiter l’efficacité, l’action oxydative générée par la photocatalyse s’avère indépendante des phénotypes de résistance aux antibiotiques. Aucun phénomène de survie persistante ou de tolérance accrue n’a été observé chez les souches traitées.

Impact sur la qualité des aliments

Des analyses organoleptiques et physico-chimiques ont confirmé l’absence de modification du goût, de la texture ou des propriétés nutritionnelles des denrées traitées avec les films photocatalytiques. Les matériaux utilisés répondent également aux normes de contact alimentaire sans migration détectable de composés ou résidus toxiques.

Mécanismes d’action et analyses complémentaires

Les études de microscopie confirment que la désorganisation membranaire, les fuites cytoplasmiques et la fragmentation de l’ADN bactérien résultent d’une production élevée de ROS sous activation lumineuse. Le stress oxydatif cellulaire excède largement les mécanismes de défense endogène des bactéries multirésistantes.

Validation sur divers aliments

Les performances d’inactivation ont été validées sur une large gamme de matrices alimentaires, y compris viandes, poissons, produits laitiers, légumes et fruits, démontrant la polyvalence et l’universalité de cette approche. Par ailleurs, le procédé s’est avéré efficace sous différentes intensités et spectres de lumière visible, ce qui favorise son application industrielle sous lumière artificielle ou naturelle.

Potentiel d’application et perspectives industrielles

L’utilisation de ces films photocatalytiques représente une technologie prometteuse pour les filières agroalimentaires et la distribution, permettant l’optimisation de la sécurité sanitaire des aliments avec un impact environnemental minimal. Ces dispositifs s’inscrivent parfaitement dans une démarche globale de réduction de l’utilisation des agents chimiques et d’amélioration de la gestion du risque microbiologique.

On envisage leur extension aux surfaces de transformation, aux emballages actifs et à la chaîne logistique pour une protection en continu contre les contaminants multirésistants.

Limites et recommandations

Bien que la stabilité à long terme et la durabilité des films photocatalytiques soient démontrées en conditions contrôlées, il est conseillé d’évaluer leur robustesse face aux contraintes industrielles réelles (abrasion, nettoyage répété, exposition aux graisses, variation de pH/biocharges). Des études complémentaires sur la sécurité pour les populations vulnérables et l’évaluation du potentiel de développement de résistances spécifiques sont également recommandées.

Conclusion

Les films photocatalytiques activés par la lumière visible offrent une solution alternative efficace, rapide et sûre pour l’inactivation sur les aliments de Salmonella enterica multirésistante. Cette innovation ouvre la voie à de nouvelles stratégies de sécurisation alimentaire sans recourir à des produits chimiques potentiellement toxiques et invite à une adoption rapide par l’industrie agroalimentaire.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956713525005729?dgcid=raven_sd_aip_email