| Titre : | Emballage bioplastique durable avec protection antimicrobienne |
| Auteurs : | BENYAHIA Abdelhamid, Auteur ; HAMMAMI Chems Eddine, Auteur ; BELLIL Yahia, Directeur de thèse |
| Type de document : | texte imprimé |
| Editeur : | Dr. Moulay Tahar Université Saida, Faculté des Sciences Naturelles et de la Vie, 2024/2025 |
| Format : | 74 p / 29 CM |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Catégories : | |
| Mots-clés: | Bioplastique ; Amidon de maïs ; Glycérol ; Huile essentielle de thym ; Activité antimicrobienne ; Emballage durable. |
| Résumé : |
Face aux enjeux environnementaux liés à l’accumulation des plastiques d’origine
pétrochimique, le développement de matériaux biodégradables constitue une alternative prioritaire. Dans cette optique, notre étude s’inscrit dans la conception d’un bioplastique durable doté d’une activité antimicrobienne. L’objectif principal est d’élaborer et de caractériser un film bioplastique à base d’amidon de maïs plastifié au glycérol, enrichi en huile essentielle de thym afin d’améliorer ses propriétés fonctionnelles tout en lui conférant une action inhibitrice naturelle contre les micro-organismes. Trois protocoles de formulation ont été élaborés afin d’optimiser les propriétés mécaniques du matériau, notamment la texture, la flexibilité et la résistance. L’huile essentielle de thym a été obtenue par hydrodistillation, puis testée contre différentes souches bactériennes, notamment Staphylococcus aureus et Escherichia coli. Les essais antimicrobiens ont révélé une inhibition notable, confirmant l’efficacité de cette huile comme agent actif d’origine naturelle. Le bioplastique final présente une bonne homogénéité structurale, une flexibilité satisfaisante ainsi qu’une biodégradabilité appréciable. L’incorporation de l’huile essentielle a également permis de conférer au matériau une activité antimicrobienne durable, renforçant son potentiel pour les applications en emballage alimentaire. En conclusion, ce travail démontre la faisabilité d’un emballage actif, écologique et biodégradable, capable de contribuer à la conservation des denrées tout en limitant l’impact environnemental. Les perspectives envisagées incluent l’optimisation des formulations, l’évaluation à grande échelle et l’exploration d’autres agents naturels bioactifs. |
| Note de contenu : |
PARTIE I. INTRODUCTION ............................................................................................1
PARTIE II. SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE ...............................................................4 CHAPITRE I. EMBALLAGE BIOPLASTIQUE. .......................................................................5 I.1. GÉNÉRALITÉS : ...............................................................................................................6 I.2.BIOPLASTIQUES : .............................................................................................................6 I.3. TYPES DE BIOPLASTIQUES : ........................................................................................... 7 I.3.1. BIOPLASTIQUES À BASE D'AMIDON : ............................................................................. 7 I.3.2. ACIDE POLY LACTIQUE (PLA) : .................................................................................... 8 I.3.3. POLYHYDROXYALCANOATES (PHA) : .......................................................................... 8 I.3.4. SUCCINATE DE POLY BUTYLÈNE (PBS): ....................................................................... 8 I.3.5. BIOPLASTIQUES À BASE DE POLYÉTHYLÈNE : ...............................................................8 I.3.6. POLYESTERS BIODÉGRADABLES : ..................................................................................8 I.3.7. MÉLANGES ET ALLIAGES : ............................................................................................ 9 I.4. DÉFIS ET CONSIDÉRATIONS : ......................................................................................... 9 I.5. AVANTAGES ÉCOLOGIQUES DES BIOPLASTIQUES : .......................................................9 I.5.1. RÉDUCTION DE L'EMPREINTE CARBONE : ......................................................................9 I.5.2. BIODÉGRADABILITÉ ET COMPO STABILITÉ : ..................................................................9 I.5.2.1.BIODÉGRADABILITÉ DES BIOPLASTIQUES : ...............................................................10 I.5.2.2.COMPO STABILITÉ DES BIOPLASTIQUES : ................................................................. 10 I.6. RÉDUCTION DE LA DÉPENDANCE AUX COMBUSTIBLES FOSSILES : ........................... 10 I.6.1. UTILISATION DE MATIÈRES PREMIÈRES RENOUVELABLES : ........................................ 10 I.6.2. IMPACT SUR LA CHAÎNE DE VALEUR DU PLASTIQUE : .................................................10Table des matières I.6.3. MOINS D'IMPACT SUR LES RÉSERVES DE PÉTROLE : ................................................... 11 I.6.4. ENCOURAGEMENT DE PRATIQUES AGRICOLES DURABLES : ........................................11 I.6.5. DÉVELOPPEMENT DE TECHNOLOGIES ALTERNATIVES : .............................................. 11 I.7. IMPACT SUR LA BIODIVERSITÉ : .................................................................................. 11 I.7.1. UTILISATION DES TERRES AGRICOLES ET PRESSION SUR LES ÉCOSYSTÈMES NATURELS : ............................................................................................................................................. 12 I.7.2. EFFETS DE LA DÉGRADATION DES BIOPLASTIQUES DANS L’ENVIRONNEMENT: ..........12 I.7.3. LIEN AVEC LES PRATIQUES AGRICOLES DURABLES : .................................................. 12 I.8. SOLUTIONS INNOVANTES ET DÉVELOPPEMENT DE BIOPLASTIQUES À BASE D'ALGUES : ...........................................................................................................................12 I.9. PROMOTION D'UNE ÉCONOMIE CIRCULAIRE : ............................................................13 I.10. BOUCLE FERMÉE DES RESSOURCES NATURELLES : ..................................................13 I.11. RECYCLAGE DES BIOPLASTIQUES : ...........................................................................13 I.12. MOINS DE DÉCHETS PLASTIQUES DANS LES DÉCHARGES : ...................................... 13 I.13. ENCOURAGEMENT DE L'INNOVATION DANS LES MATÉRIAUX CIRCULAIRES : ........13 I.14. CONTRIBUTION À LA RÉDUCTION DE L'EMPREINTE CARBONE : ............................. 13 I.15. LIMITES ET DÉFIS ASSOCIÉS À L’UTILISATION DES BIOPLASTIQUES : .................... 13 I.16. COÛTS DE PRODUCTION : ...........................................................................................14 I.17. PERFORMANCES ET DURABILITÉ : .............................................................................14 I.18. RECYCLABILITÉ ET GESTION DES DÉCHETS : ...........................................................14 I.19. APPLICATIONS DES BIOPLASTIQUES DANS LES EMBALLAGES ALIMENTAIRES ET MÉDICAUX : ......................................................................................................................... 14 I.19.1. EMBALLAGE ALIMENTAIRE : .....................................................................................14 I.19.2. BIODÉGRADABILITÉ : ................................................................................................ 15 I.19.3. SÉCURITÉ ALIMENTAIRE : ......................................................................................... 15 I.19.4. PROPRIÉTÉS BARRIÈRES : .......................................................................................... 15 I.19.5. PERSONNALISATION ET FLEXIBILITÉ : .......................................................................15 I.20. EMBALLAGE PHARMACEUTIQUE : .............................................................................16 CHAPITRE II. LA PROTECTION ANTIMICROBIENNE DANS LES EMBALLAGES. .............. 17 II.1. INTRODUCTION : ......................................................................................................... 18 II.2. IMPORTANCE DE LA PROTECTION ANTIMICROBIENNE DANS LES EMBALLAGES : .. 18 II.2.1. LA GARANTIE DE LA SÉCURITÉ SANITAIRE DES PRODUITS EMBALLÉS : .................... 18Table des matières II.2.2. PROLONGATION DE LA DURÉE DE CONSERVATION : ..................................................18 II.3. LES DIFFÉRENTS AGENTS ANTIMICROBIENS UTILISÉS : ........................................... 19 II.3.1. AGENTS ANTIMICROBIENS D'ORIGINE CHIMIQUE : .....................................................19 II.3.2. AGENTS ANTIMICROBIENS NATURELS : ..................................................................... 20 II.3.2.1. Composition chimique et activité antibactérienne de l’huile essentielle de thym :22 II.3.2.2. Principaux constituants et effet antimicrobien de l’huile essentielle de clou de girofle : .................................................................................................................................22 II.3.2.3. Constituants volatils et propriétés antibactériennes de l’huile essentielle de Schinus molle: ..................................................................................................................... 22 II.3.3. NANOPARTICULES MÉTALLIQUES (ARGENT, CUIVRE) : ............................................. 23 II.3.3.1. Mécanismes d'action des nanoparticules d'argent et de cuivre comme agents antimicrobiens : ................................................................................................................... 23 II.4. MÉTHODES D'APPLICATION DES AGENTS ANTIMICROBIENS DANS LES EMBALLAGES : .................................................................................................................... 24 II.4.1. INTÉGRATION DANS LA MATRICE DU BIOPLASTIQUE : ...............................................24 II.4.2. TRAITEMENT EN SURFACE DES MATÉRIAUX : ............................................................24 II.5. CRITÈRES D'EFFICACITÉ DES SYSTÈMES ANTIMICROBIENS DANS LES EMBALLAGES : ............................................................................................................................................. 24 II.5.1. SPECTRE D’ACTION : ..................................................................................................24 II.5.2. DURABILITÉ DE L’EFFICACITÉ ANTIMICROBIENNE : .................................................. 25 PARTIE III. MATÉRIEL ET MÉTHODES .................................................................. 26 III.1. OBJECTIF DU TRAVAIL : ........................................................................................... 27 III.2. PRÉPARATION DU BIOPLASTIQUE : .......................................................................... 27 III.2.1. PROTOCOLE N°01: .................................................................................................... 27 III.2.2. PROTOCOLE N°02: .................................................................................................... 27 III.2.3. PROTOCOLE N°03: .................................................................................................... 28 III.3. REMARQUES PRATIQUES (MOULAGE) : ....................................................................28 III.3.1. DESCRIPTION DU MOULE EN VERRE ......................................................................... 28 III.4. EXTRACTION DE COLORANT NATUREL : ................................................................. 29 III.4.1. EXTRACTION D’ANTHOCYANINE : ............................................................................ 29 III.4.1.1. Préparation de la matière végétale : ......................................................................29 III.4.1.2. Extraction par macération : ...................................................................................29Table des matières III.5. EXTRACTION DES HUILES ESSENTIELLES : .............................................................. 30 III.5.1. HYDRO DISTILLATION : ............................................................................................ 30 III.5.2. CRITÈRES DE CHOIX DES TROIS PLANTES : ...............................................................31 III.5.3. MATÉRIEL VÉGÉTAL : ...............................................................................................31 III.5.4. LES PROTOCOLES D’EXTRACTION DES HUILES ESSENTIELLES : ................................32 III.5.5. DÉTERMINATION DU RENDEMENT D’EXTRACTION : .................................................33 III.6. TEST D’ACTIVITÉ DES TROIS HUILES ESSENTIELLES: ............................................. 33 III.6.1. SOUCHES BACTÉRIENNES : ....................................................................................... 33 III.6.2. PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL : .................................................................................. 33 ÉTAPES EXPÉRIMENTALES : ..................................................................................................33 III.7. LES TESTS APPLIQUÉS SUR LE BIOPLASTIQUE: ....................................................... 34 III.7.1. BIODÉGRADABILITÉ : ............................................................................................... 34 III.7.2. TESTS DE TENEUR EN EAU, DE SOLUBILITÉ ET DU DEGRÉ DE GONFLEMENT: ...........35 III.7.3. ÉVALUATION DE LA STABILITÉ DU BIOPLASTIQUE ANTIMICROBIEN À BASSE TEMPÉRATURE ...................................................................................................................... 36 III.8. INCORPORATION DE L’HUILE ESSENTIELLE DANS LE BIOPLASTIQUE : ..................36 III.9. ÉVALUATION DE L’ACTIVITÉ ANTIBACTÉRIENNE APRÈS INCORPORATION DE L’HUILE ESSENTIELLE : ...................................................................................................... 36 III.9.1. PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL : .................................................................................. 36 III.9.2. LA LECTURE DU RÉSULTAT : .................................................................................... 37 III.9.2.1. Protocole expérimental : ....................................................................................... 37 PARTIE IV. RÉSULTATS ET DISCUSSION .................................................................39 IV.1. RÉSULTATS DE LA PRÉPARATION DU PLASTIQUE : ................................................. 40 IV.2. MOULAGE PAR COULAGE DE LA MATRICE : ............................................................42 L’UTILISATION DU MOULE EN VERRE N’A PAS ABOUTI, CAR IL A ÉTÉ CONSTATÉ QUE LE BIOPLASTIQUE S’EST FISSURÉ APRÈS 24 HEURES. .............................................................42 IV.3. EXTRACTION DE COLORANT ET DES HUILES ESSENTIELLES SÉLECTIONNÉS : ...... 43 IV.4. ACTIVITÉ ANTIBACTÉRIENNE DES HUILES ESSENTIELLES EXTRAITES : ................ 44 IV.5. RÉSULTATS DES TESTS APPLIQUÉS SUR LE BIOPLASTIQUE : .................................. 47 IV.5.1. RÉSULTAT DU TEST DE BIODÉGRADABILITÉ DU BIOPLASTIQUE: ..............................47 IV.5.2. RÉSULTAT DE TENEUR EN EAU, DE SOLUBILITÉ ET DU DEGRÉ DE GONFLEMENT .....49Table des matières IV.5.3. RÉSULTAT DE ÉVALUATION DE LA STABILITÉ DU BIOPLASTIQUE À BASSE DE TEMPÉRATURE ...................................................................................................................... 50 IV.7. DISCUSSION GÉNÉRALE : .......................................................................................... 51 PARTIE V. CONCLUSION ET PERSPECTIVES ......................................................... 53 PARTIE VI. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................... 55 PARTIE VII. ANNEXES .................................................................................................. 71 VII.1. LA COMPOSITION DES MILIEUX DE CULTURE ET LA MÉTHODE DE PRÉPARATION : ............................................................................................................................................. 72 VII.1.1. MUELLER HINTON AGAR : ..................................................................................... 72 VII.1.1.1. Composition (g/L) : .............................................................................................72 VII.1.1.2. Méthode de préparation : .................................................................................... 72 VII.1.2. MUELLER HINTON BROTH (LIQUIDE) : .................................................................. 72 VII.1.2.1. Composition (g/L) : .............................................................................................72 VII.1.2.2. Méthode de préparation : .................................................................................... 72 VII.1.3. SS AGAR (SALMONELLA-SHIGELLA AGAR) : .........................................................72 VII.1.3.1. Composition (g/L) : .............................................................................................72 VII.1.3.2. Méthode de préparation : .................................................................................... 73 VII.1.4. VRB AGAR (VIOLET RED BILE AGAR) : ................................................................73 VII.1.4.1. Composition (g/L) : .............................................................................................73 VII.1.4.2. Méthode de préparation : .................................................................................... 73 VII.1.5. PLATE COUNT AGAR (PCA) : .................................................................................73 VII.1.5.1. Composition (g/L) : .............................................................................................73 VII.1.5.2. Méthode de préparation : .................................................................................... 73 VII.1.6. BAIRD-PARKER AGAR : .......................................................................................... 74 VII.1.6.1. Composition (g/L) : .............................................................................................74 VII.1.6.2. Méthode de préparation : .................................................................................... 74 VII.1.7. GÉLOSE NUTRITIVE (NUTRIENT AGAR) : ................................................................74 VII.1.7.1. Composition (g/L) : .............................................................................................74 VII.1.7.2. Méthode de préparation : .................................................................................... 74 |
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