Quelle est l’utilisation de la curcumine dans l’emballage alimentaire?

La sécurité alimentaire est un défi mondial qui a attiré notre attention [1]. La croissance Et etla reproduction des micro-organismes pendant l’entreposage des aliments sont les principales causes de détérioration et de détérioration des aliments, qui peuvent causer de graves problèmes de salubrité des aliments et représenter une menace potentielle pour la santé humaine [2]. Inhiber et/ou tuer les microorganismes est très important pour assurer la salubrité des aliments [3]. Avec les gens ' S préoccupations croissantes en matière de santé, la demande de produits naturels en tant qu’ingrédients alimentaires actifs et emballages intelligents a considérablement augmenté [4].

La curcumine est un composé polyphénolique présent dans la nature, principalement dérivé des rhizomes du curcuma. Il a antibactérien, antioxydant, blindage ultraviolet, photosensibilité et des propriétés de décoloration sensibles à l’acide-base. La curcumine a également été approuvée comme additif alimentaire sûr par l’organisation mondiale de la santé et la food Et en plusDrug Administration des États-Unis. Il peut être utilisé comme pigment naturel dans le monde entier. Ces dernières années, la curcumine a été largement utilisée dans le domaine de l’emballage alimentaire [5,6]. La curcumine peut prolonger la durée de conservation des aliments en empêchant l’oxydation des lipides et en limitant la croissance microbienne, et peut être utilisée comme matériau indicateur pour l’évaluation en temps réel de la sécurité et de la qualité des aliments emballés. Par conséquent, la curcumine en tant qu’emballage actif alimentaire et emballage intelligent est un choix idéal pour prolonger la durée de conservation des aliments et assurer la qualité et la sécurité des aliments.

À l’heure actuelle, certains chercheurs au pays et à l’étranger ont étudié l’application de la curcumine dans l’industrie de l’emballage alimentaire. Parmi eux, Huang Hahe et Al., et al.[7] ont étudié les progrès de la recherche de la curcumine dans le domaine de la conservation des aliments à l’aide de microcapsules, d’électrofilage, de nanoparticules et de colloïdes. Huang Xinghai et al. [8] ont résumé les progrès de la recherche sur la curcumine ajoutée à des polymères naturels (chitosan, amidon, cellulose, gélatine et alginate) pour préparer des films d’emballage actifs intelligents. Roy et al. [9] ont principalement introduit l’application de la curcumine comme colorant alimentaire naturel dans les emballages actifs et les emballages intelligents.

Aliabbasi et al. [10] ont examiné l’application de polysaccharides chargés de curcumine et/ou de films composés de protéines dans l’industrie de l’emballage alimentaire. Tambawala et al. [11] ont examiné l’application de curcumine dans divers polymères à base de pétrole, divers polymères à base de pétrole, biodégradables et naturels à base de polymères. Cependant, ces études n’ont pas accordé beaucoup d’attention au blindage ultraviolet et aux propriétés photosensibilisantes de la curcumine. Par conséquent, cet article passe en revue la structure et les propriétés physicochimiques de la curcumine, ainsi que son mécanisme d’action et les récents développements dans l’emballage alimentaire en tant qu’agent antimicrobien, antioxydant, agent de protection contre les ultraviolets, photosensibilisant et indicateur de pH. Enfin, les défis auxquels est encore confrontée l’application actuelle de la curcumine et les perspectives de ses recherches futures sont présentés.

1 Structure de la curcumine

La curcumine est un composé naturel bioactifIsolé du curcuma. Il a une structure cristalline régulière constituée de deux groupes carbonyle insaturés α, β et d’une chaîne heptyle liée à deux groupes phénoliques ortho-méthoxy OH sur un anneau aromatique. Cette structure confère à la curcumine ses propriétés hydrophobes [12]. Selon la position du groupe méthoxy sur le cercle aromatique, il peut être divisé en curcumine, déméthoxycurcumine et bisdeméthoxycurcumine. La curcumine est le composant le plus important et a une couleur jaune-orange [13]. La curcumine contient deux anneaux aromatiques d’acide férolique, et a un pic maximal d’absorption ultraviolette à 420-430 nm. Il peut être déterminé par spectroscopie ultraviolette [14]. Les deux conformations moléculaires de la curcumine sont représentées à la Figure 1. Dans des conditions acides, il existe principalement sous forme de cétone, tandis que dans des conditions alcalines, il existe principalement sous forme d’enol [15].

2 propriétés physiques et chimiques de la curcumine

La curcumine est un solide à température ambiante d’un poids moléculaire de 368,385 g/mol et une poudre cristalline en forme d’aiguille jaune orangé [15]. La curcumine a un point de fusion de 183 °C Cet se dégrade à des températures élevées. La perte de contenu augmente rapidement avec l’augmentation de la température, et il présente de l’instabilité à des températures élevées [16]. Dans le même temps, la curcumine Est également sensible aux conditions neutres et alcalines, et aux changements de couleur dus aux changements structurels dans des conditions neutres et alcalines [17]. Dans des conditions alcalines, il change de jaune-orange au rouge, et la structure de la curcumine change de céto en énol. Cette caractéristique rend la curcumine idéale pour développer des systèmes d’emballage intelligents pour surveiller la qualité des produits carnés tels que le porc, le poisson et la crevette. La curcumine est peu soluble dans l’eau et facilement soluble dans l’éthanol, le diméthyl sulfoxide, le méthanol et l’acétone [16].

La curcumine est largement disponible, sûre et non toxique, a une bonne biocompatibilité et est un excellent antimicrobien naturel et antioxydant. Ses activités antimicrobiennes et antioxydantes sont attribuées à la présence de groupes phénoliques hydroxyle [18,19]. En raison de l’interaction d’électrons π conjugués, de doubles liaisons carbone-carbone adjacentes et de groupes carbonyles, la curcumine peut absorber efficacement la lumière ultraviolette sur une large gamme, empêchant ainsi l’oxydation des aliments [20]. La curcumine est photosensible et peut être utilisée comme photosensibilisateur naturel dans les emballages alimentaires intelligents [21]. La curcumine peut être utilisée dans les emballages alimentaires comme agent antimicrobien [18], antioxydant [19], bouclier UV [20], photosensibilisant [21] et indicateur de pH [17], pour maintenir les propriétés sensorielles des aliments, améliorer la valeur comestible des aliments, prolonger la durée de conservation des aliments, et surveiller la fraîcheur des aliments en temps réel [22,23].

3 progrès dans l’application de la curcumine dans les emballages actifs

L’emballage actif désigne un système d’emballage qui peut effectivement retarder ou prévenir la détérioration microbienne, réduire l’oxydation, protéger la lumière ultraviolette et améliorer la salubrité et la qualité des aliments en ajoutant des substances actives telles que des agents antimicrobiens et des antioxydants au système d’emballage. Elle est motivée par la demande des consommateurs pour des aliments de qualité, sûrs et naturels [24]. La curcumine a des propriétés antibactériennes, antioxydantes et de protection UV, et peut protéger les aliments dela contamination microbienne, retarder la détérioration des aliments, et prévenir l’oxydation des aliments induite par les UV. Il est donc bien adapté pour une utilisation dans les emballages alimentaires actifs.

3.1 curcumine en tant qu’agent antibactérien

La curcumine peut inhiber la croissance de bactéries comme Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Streptococcus lactis et Staphylococcus aureus en inhibant la formation de biofilms bactériens, prolongeant ainsi la durée de conservation des aliments. La curcumine se lie au mutant Z filamenteux sensible à la température, qui est nécessaire pour la division bactérienne, et inhibe la division bactérienne en inhibant la formation de l’anneau Z [25]; Détruit l’intégrité de la membrane cellulaire bactérienne, causant la perte d’adn intracellulaire, d’éléments nutritifs, etc., et joue un rôle bactériostatique [26]; Inhibe l’expression de facteurs de virulence bactériens, et inhibe la formation de biofilms bactériens par le système de détection de quorum bactérien (quorum sensing, QS) inhibe la formation de biofilms bactériens et exerce un effet antibactérien. Il inhibe également le mécanisme d’auto-réparation des bactéries. RecA Aest une protéine dépendant de la atp qui peut activer l’auto-fission des inhibiteurs de la protéine cible de voie tels que LexA, A,inhibant ainsi l’auto-réparation bactérienne [19].

La plupart des recherches actuelles croient que le mécanisme antibactérien de la curcumine réside dans le groupe lipophile dans sa structure moléculaire entrant dans la membrane de la cellule bactérienne, provoquant la perte de nutriments à l’intérieur de la cellule et conduisant à la mort bactérienne, réalisant ainsi un effet antibactérien. L’activité antibactérienne de la curcumine est liée à deux sites actifs avec des groupes phénoliques hydroxyle et des dicétones. La partie dicétone a un échange structurel de type énol, et pendant la réaction, le site actif est situé sur les deux groupes hydroxyle phénoliques. Le mécanisme de réaction est principalement le transfert d’atomes d’hydrogène et d’électrons [18].

La curcumine peut être utilisée comme agent antimicrobien dans les emballages alimentaires actifs pour les produits carnés, les fruits et les légumes, et d’autres domaines, pour améliorer la durée de conservation des aliments en inhibant et/ou en tuant la croissance et la reproduction des micro-organismes sur la surface des aliments. Le tableau 1 énumère les concentrations minimales inhibitrices de différentes formes de curcumine contre différents microorganismes. Wang et al. [27] ont préparé des microcapsules de curcumine avec de l’amidon poreux et de la gélatine comme matériaux de paroi, et ont étudié leur activité antibactérienne contre une variété d’agents pathogènes d’origine alimentaire comme Escherichia coli, Staphylococcus aureus et des champignons. La concentration minimale inhibitrice (cmi) a été déterminée par la méthode de dilution en gélose. En raison des différences structurelles dans la membrane cellulaire, l’effet inhibiteur de la curcumine sur différentes espèces bactériennes est différent, comme le montre le tableau 1. L’effet inhibiteur sur les champignons est meilleur que celui sur les bactéries, et l’effet inhibiteur sur les bactéries gram-positives comme Staphylococcus aureus est meilleur que celui sur les bactéries gram-négatives comme Escherichia coli. En effet, la membrane cytoplasmique des cellules gram-positives a une structure plus poreuse, ce qui facilite la pénétration de la curcumine dans la cellule.

Certains chercheurs ont étudié l’activité antibactérienne de la curcumine contre 19 pathogènes, y compris les moisissures, les bactéries gram-positives et gram-négatives. L’activité a été déterminée en calculant la cmi, qui était de 1 500 μg/mL pour Escherichia coli et seulement 250 μg/mL pour Staphylococcus aureus[28]. Les différents curcuminoïdes ont des effets inhibiteurs différents sur les champignons en raison des différences dans la structure fonctionnelle du groupe. Une étude des effets inhibiteurs de la curcumine et des curcuminoïdes sur Candida albicans A montré que la curcumine A un effet antifongique plus fort que la déméthoxycurcumine. La raison en est que le groupe méthoxy de la curcumine la rend plus lipophile, ce qui entraîne une pénétration ininterrompue de la membrane cellulaire fongique et une inhibition de la croissance fongique [29].

En plus du calcul de la cmi pour évaluer l’effet antibactérien, la méthode de calcul de la concentration inhibiteure minimale peut également être utilisée. Des tests bactériostatiques sur le matériau composite ternaire carboxyméthyl chitosan/ carboxyméthyl cellulose oxydée/curcumine ont montré que la concentration inhibiteure minimale de la membrane composite contre Aspergillus Niger était de 15,33 mm et la concentration inhibiteure minimale contre Penicillium était de 14,58 mm, ces deux éléments ayant montré de bonnes propriétés antibactériennes. La curcumine peut être utilisée comme bon matériau de revêtement antibactérien pour l’emballage alimentaire [30]. Ayca et al. [31] ont ajouté de la curcumine à un Le filmde gomme de guar/huile d’orange. Ils ont observé que le film ajouté à la curcumine améliorait la durée de conservation des fraises en ralentissant la perte d’humidité et la détérioration lors de l’emballage des fraises pendant une semaine. En résumé, les propriétés antibactériennes de la curcumine peuvent répondre aux besoins de la plupart des applications d’emballage alimentaire. En raison des différentes structures des membranes cellulaires de diverses bactéries, l’effet inhibiteur de la curcumine sur différentes bactéries est différent. À l’avenir, il est possible d’envisager la combinaison de la curcumine avec différents agents antimicrobiens (tels que l’huile essentielle d’origan et l’huile essentielle de girofle) pour exercer un effet antibactérien synergique.

3.2 curcumine comme antioxydant

La curcumine est une excellente substance actifantioxydante avec une forte activité de récupération contre les espèces réactives d’oxygène, les anions superoxydés, les radicaux de dioxyde d’azote et les radicaux 1,1-diphényl-2-trinitrophénylhydrazine. Il peut être utilisé dans les matériaux d’emballage actifs pour protéger les aliments sensibles à l’oxydation, prolongeant ainsi la durée de conservation des aliments et améliorant la qualité des aliments à l’intérieur de l’emballage. Son effet antioxydant est dû aux groupes hydroxyle phénoliques et aux sites de méthylène qui peuvent fournir des atomes H et réagir avec les radicaux libres (Figure 3). Le nombre de groupes hydroxyle est directement proportionnel à l’activité de ce type de polyphénol dans le piégeage des radicaux libres [35,36].

Jayaprakasha et al. [37] ont étudié l’activité antioxydante de la curcumine à l’aide d’un système de modèle dansvitro et ont élucidé son mécanisme potentiel à l’aide de la théorie de la fonction de la densité. Cinq mécanismes différents ont été considérés, y compris (i) le transfert d’électron unique de la molécule au radical, (ii) la formation d’adducs radicaux, (iii) le transfert d’atome h de la curcumine neutre, (iv) le transfert d’atome h de la curcumine déprotonée, et (v) le transfert séquentiel d’électrons de perte de protons. Il a été observé que la curcumine interagit avec les radicaux DPPH par le mécanisme séquentiel de transfert d’électrons de perte de protons, tandis que le mécanisme de transfert d’atome h de la curcumine neutre est la base de son interaction avec -OCH3 et d’autres radicaux alcoxy. Le mécanisme de transfert de l’atome h de la curcumine neutre représente 95% de la réaction de la curcumine avec -OCH3 [38].

La curcumine peut être utilisée comme antioxydant dans les emballages alimentaires actifs pour les produits carné pour empêcher les aliments de s’oxyder et de se détériorer, et pour réduire la production d’azote volatil total. La curcumine a été ajoutée aux films à base de gomme tara et d’alcool polyvinylique. Les résultats ont montré que la capacité antioxydante du film était améliorée après l’ajout de curcumine. Lorsque la fraction massique de la curcumine est passée de 1% à 5%, la capacité de récupération de la DPPH a augmenté de 7,81 % à 35,16 % [39]. En utilisant la méthode de coulée en solution, 1% de curcumine en masse a été ajouté à un film à base de carboxyméthyl cellulose. Après l’ajout de curcumine, la capacité de récupération de DPPH du film composite est passée de 1,9 % à 40,2 %, et la capacité de récupération de l’abts a augmenté de 1,5 % à 92,5 % [40]. La curcumine est facilement perdue lorsqu’elle est ajoutée directement au substrat de la membrane, de sorte qu’elle peut être ajoutée à l’émulsion ou préparée sous la forme d’un nano-composé. La capacité de récupération de DPPH des nanoparticules de curcumine sans support n’est que de 27,95%, tandis que la capacité de récupération de DPPH des nanoparticules de curcumine encapsulées dans un nano-composé de zéine/carboxyméthyl chitosan peut atteindre 87,12%, ce qui est deux fois plus efficace que les nanoparticules de curcumine sans support [41,42].

Abdou et al. [43] ont étudié l’effet de la nanoémulsion de curcumine/revêtement de pectine sur la qualité, la composition chimique et les caractéristiques sensorielles des filets de poulet congelés à 4 °C. Par rapport au groupe témoin, le revêtement a réduit significativement la teneur totale en azote volatil du poulet et retardé la détérioration microbienne, prolongeant la durée de conservation à 12 jours. La mauvaise solubilité dans l’eau et la sensibilité à la lumière de la curcumine limitent son application dans les emballages alimentaires actifs. Afin d’améliorer sa solubilité et sa stabilité, des recherches supplémentaires peuvent être menées sur la curcumine et sa modification lors de la livraison, telles que les nanoparticules, les micelles et le couplage chimique avec d’autres matériaux, pour étendre son application dans l’emballage alimentaire actif.

3.3 la curcumine en tant qu’agent de blindage UV

Avec la rareté des ressources pétrolières et l’obligation de contrôler la sécurité alimentaire pour réduire l’utilisation de films plastiques à base de pétrole, ainsi que les aliments huileux tels que les huiles végétales comme une source indispensable d’aliments, qui sont sujets à l’oxydation et la détérioration, et le rayonnement ultraviolet peut accélérer considérablement ce processus, ce qui conduira à des changements dans la saveur des aliments, qui à son tour met endanger la santé humaine. Par conséquent, parmi les divers matériaux d’emballage alimentaire actifs émergents, les films biodégradables avec fonction de blindage UV sont très demandés [44,45]. L’introduction de produits naturels pour obtenir des matériaux anti-uv qui retardent la photo-oxydation des aliments huileux est une technologie alimentaire respectueuse de l’environnement. La Figure 4 montre le schéma du blindage UV de la curcumine. La structure des anneaux aromatiques de la curcumine elle-même et des groupes fonctionnels tels que les doubles liaisons carbone-carbone, les groupes carbonyle et les groupes hydroxyle phénoliques la rendent capable d’absorber la lumière UV [20].

L’extrait de curcuma peut être utilisé comme agent de protection UV dans les emballages alimentaires actifs pour les fruits et légumes afin d’améliorer la durée de conservation des aliments en les protégeant de la lumière UV. La curcumine a été ajoutée à un film à base de zein/chitosan pour la conservation des bleuets. Tous les films avaient une faible transmittance dans la région ultraviolette, et la luminosité du film a diminué graduellement avec l’ajout de curcumine (de 81,11 à 55,85), ce qui indique que la curcumine a une bonne capacité de blindage UV [46]. Zhang et al. [47] ont greffé de la curcumine sur de la nanocellulose oxydée pour obtenir de la nanocellulose modifiée, qui a ensuite été ajoutée au chitosan et coulée dans un film. Le film composite avait d’excellentes propriétés de blindage UV par rapport au film pur de chitosan, avec des propriétés de barrière UV améliorées de 77,4%. C’est principalement parce que la partie phénolique de la curcumine a une forte capacité d’absorption UV. La curcumine a été introduite dans le polyuréthane à base d’huile de ricin comme prolongateur de chaîne, et un film composite biologiquement actif a été préparé en mélangeant avec de la gélatine. À mesure que la fraction massique du polyuréthane à base de curcumine augmentait de 1% à 10%, la transmittance UV du film a diminué, passant de 4,83% à 0,02%, ce qui a presque entièrement permis de réaliser un blindage UV [48]. À l’heure actuelle, il n’y a pas beaucoup de recherche sur les propriétés de blindage ultraviolet de la curcumine. A l’avenir, d’autres recherches pourront être effectuées sur l’application de cette propriété dans les emballages alimentaires actifs et les mécanismes connexes.

4 progrès dans l’application de la curcumine dans l’emballage intelligent

L’emballage intelligent fait référence à l’introduction de nouvelles technologies telles que l’information, l’électronique et la détection dans les emballages pour fournir aux consommateurs des informations sur les changements dans l’aliment interne ou l’environnement dans lequel l’aliment est situé. Il est utilisé pour surveiller la fraîcheur des aliments en temps réel, sans que les consommateurs aient besoin d’analyser les différents aspects de la demande alimentaire sûre. Un système d’emballage alimentaire réactif est un nouveau type d’emballage intelligent qui peut répondre à divers stimuli provenant de l’aliment ou de l’environnement externe (tels que la lumière, l’oxygène, l’humidité, le pH, etc.) pour surveiller la qualité et la sécurité de l’aliment en temps réel. La curcumine est photosensible et peut être utilisée comme photosensibilisateur pour produire de l’oxygène actif sous irradiation à une longueur d’onde spécifique pour obtenir un effet antibactérien intelligent. Il a également un changement de couleur pH-responsive et peut être utilisé comme un indicateur pour surveiller la fraîcheur des aliments en temps réel.

4.1 curcumine comme photosensibilisateur

Les matériaux d’emballage intelligents réactifs à la lumière font référence à une classe de matériaux qui absorbent une certaine quantité d’énergie lumineuse et subissent des changements physiques ou chimiques après avoir été irradiés par la lumière ultraviolette, la lumière proche infrarouge, etc. [50]. La curcumine peut être induite pour activer photodynamiquement sous l’irradiation de la lumière bleue, produisant une réaction photochimique et agissant comme un photosensibilisant dans le traitement antibactérien. L’inactivationphotodynamique (PDI) est un nouveau type de technologie de stérilisation qui est écologique, à faible énergie et à faible coût. Il a été largement utilisé dans le domaine médical et a récemment commencé à apparaître dans le domaine alimentaire [51]. La Figure 5 montre schématiquement le principe de stérilisation photodynamique de la curcumine. Ce traitement non thermique est basé sur l’interaction simultanée d’un photosensibilisateur non toxique, d’une lumière d’une longueur d’onde appropriée et de l’oxygène moléculaire. Après que le photosensibilisateur est stimulé par la lumière d’une longueur d’onde spécifique, le photosensibilisateur à l’état de base absorbe la lumière de la longueur d’onde requise et subit une transition à l’état excité, qui à son tour initie une série de réactions photochimiques qui produisent des espèces réactives d’oxygène (ROS) qui attaquent l’adn cellulaire, l’arn, les protéines, etc., provoquant ainsi la mort cellulaire [52].

L’effet bactériostatique de la curcumine activée par la lumière bleue n’est pas obtenu par contact direct avec la cellule, mais plutôt par le mécanisme d’auto-oxydation de la curcumine. Ces effets entraînent la production de produits intermédiaires et une augmentation du nombre de radicaux libres d’oxygène dans la cellule, détruisant ainsi l’intégrité de la cellule. Plus le photosensibilisateur est proche de la cellule bactérienne, plus il est probable que l’espèce réactive d’oxygène aura un effet négatif sur la cellule.#39; S intégrité. Une fois la cellule bactérienne exposée à la lumière, le photosensibilisateur absorbe l’énergie lumineuse, qui est activée pour produire des espèces réactives d’oxygène telles que le peroxyde d’hydrogène, le superoxyde et l’oxygène singlet. Les ROS oxydent ensuite les composants de la membrane cellulaire, y compris le cholestérol dans les protéines, et les résidus d’acides aminés contenant de l’azote et du soufre, entraînant la mort des bactéries [52]. Certaines applications pratiques de la technologie de stérilisation photodynamique à la curcumine ont été étudiées, en particulier dans la conservation des aliments pour prévenir la contamination bactérienne [53].

L’application de la curcumine comme photosensibilisateur pour la désinfection photodynamique dans les emballages alimentaires est principalement dans le domaine des produits carné et des fruits et légumes. L’effet photodynamique est caractérisé par le comptage du nombre de bactéries sur la surface des aliments avant et après la PDI. Des échantillons d’aliments contaminés par Staphylococcus aureus ont été coupés en fines tranches, incubés avec 40 μg/mL de curcumine, puis irradiés avec une lumière de 15 J/cm2 à une longueur d’onde de 450 nm. L’analyse microbiologique a été effectuée par dénombrement des colonies. PDI a réduit le Staphylococcus aureus sur des échantillons de bœuf, de poulet et de porc de 1,5, 1,4 et 0,6 log CFU/mL,respectivement. On peut constater que la PDI peut réduire efficacement le niveau de contamination de Staphylococcus aureus à la surface de la viande, et a de vastes perspectives d’application dans le domaine de la salubrité microbiologique des aliments [54]. L’incubation de la peau de poulet avec 300 μg/mL de curcumine pendant 5 minutes, puis l’irradiation avec 32,1 kJ/m2 de lumière à une longueur d’onde de 430 nm ont réduit Lactobacillus monocytogenes et Salmonella spp. sur la peau de poulet de 2,9 et 1,5 log CFU/cm2, respectivement [55].

De plus, aucun changement visuel n’a été observé dans l’apparence de la peau de poulet après le traitement de désinfection photodynamique. Cela indique que la curcumine peut effectivement inactiver les agents pathogènes présents sur les aliments sans causer de décoloration de la surface des aliments [56]. Il a également été démontré que le traitement photodynamique à la curcumine a réussi à prolonger la durée de conservation des huîtres et des esturgeons de 3 à 4 jours et a eu un effet positif sur leur qualité (p. ex. couleur, saveur, texture, teneur en acides aminés libres et taux d’acides gras libres) [57,58].

L’application de PDI dans les fruits et légumes peut être caractérisée en testant les changements de dureté de l’aliment lui-même. Chai et al. [59] ont étudié l’effet du traitement photodynamique à la curcumine pendant 4 minutes sur la dureté des poires fraîchement coupées entreposées à 4 °C. Après 6 jours de stockage, la dureté des poires était encore élevée, ne diminuant que de 70,78 N à 51,19 N. d’autres études ont montré que le curcumin' S PDI à 4 ℃ prolonge considérablement la durée de conservation et la qualité des dattes fraîches, en prolongeant la durée de conservation de 70 jours, et aucun changement dans les propriétés physicochimiques n’a été observé après le traitement [60].

En plus de tester la concentration minimale d’inhibiteur, l’effet de la stérilisation photodynamique de la curcumine peut également être caractérisé par l’observation de changements dans les cellules à la surface de l’aliment à l’aide de SEM et de TEM. La Figure 6A montre les changements morphologiques et structurels des spores avant et après l’inactivation photodynamique de la curcumine à l’aide de SEM et de TEM. Les parois cellulaires des spores du groupe non traité étaient uniformes, lisses et pleines, et les noyaux cellulaires étaient intacts et ronds, tandis qu’après 30 minutes d’exposition à la lumière, les spores présentaient une atrophie et une fragmentation des parois cellulaires, une vacuolisation et des membranes nucléaires cellulaires indistinctes [61]. Laura et al. [62] ont montré que, comparativement aux cellules non traitées, le meb a montré que Staphylococcus aureus, Salmonella et Escherichia coli traités avec la curcumine PDT présentaient tous des plis évidentes et des dommages à la surface des cellules (Figure 6B).

En plus d’avoir un bon effet inhibiteur sur les bactéries telles que les bactéries gram-positives et gram-négatives, la curcumine PDT a également un certain effet inhibiteur sur les champignons. Pang Jiale et al. [63] ont étudié l’effet inhibiteur de la technologie de stérilisation photodynamique à la curcumine sur la croissance du pénicillium prolongé. La curcumine peut légèrement inhiber la croissance de la mycélie après un bref traitement, et le diamètre de la colonie de penicillium prolongé peut être considérablement réduit après le traitement par curcumine PDI. On peut voir que le traitement photodynamique peut contrôler efficacement l’intoxication au penicillium des pommes et inhiber efficacement la croissance du penicillium prolongé, fournissant une certaine base théorique pour le développement de la technologie de conservation des aliments. D’autres recherches sont nécessaires pour mieux comprendre les facteurs qui limitent la technologie de stérilisation photodynamique à la curcumine, comme la distribution de la lumière, la géométrie des aliments et les propriétés de surface.

L’effet antibactérien de la technologie de stérilisation photodynamique de la curcumine dépend d’une variété de facteurs, tels que la concentration de curcumine et la méthode d’application. Ces facteurs jouent un rôle important dans la détermination du potentiel de cette stratégie antibactérienne dans l’emballage alimentaire. En général, l’inactivation des micro-organismes par la curcumine PDI est un processus dépendant de la concentration: à mesure que la concentration de curcumine augmente, le taux de survie des micro-organismes diminue graduellement [64-66]. Des concentrations plus élevées de curcumine peuvent favoriser la production de ROS dans le PDI, qui est la principale raison de son activité antimicrobienne. Cependant, une fois qu’une certaine concentration est atteinte, de nouvelles augmentations de la concentration de curcumine peuvent seulement augmenter légèrement le taux d’inactivation, et peuvent même réduire l’activité antimicrobienne [67]. Ce phénomène peut être lié à l’effet d’auto-blindage de la lumière, c’est-à-dire que la turbidité de la solution peut entraver la pénétration de la lumière, ce qui protège l’interaction entre la curcumine et la lumière après un certain seuil de concentration [68]. Par conséquent, la concentration de curcumine dans les aliments devrait être correctement contrôlée pour éviter l’effet d’auto-protection.

Il existe deux méthodes principales pour utiliser la curcumine comme photosensibilisateur dans des applications pratiques: l’une consiste à immerger l’aliment directement dans une solution de curcumine, et l’autre consiste à pulvériser ou à ajouter de la curcumine à la surface de l’aliment avant le rayonnement de la lumière. La norme nationale stipule que la dose maximale de curcumine dans les aliments ne doit pas dépasser 0,7 g/kg. En général, les deux méthodes peuvent inactiver efficacement les micro-organismes [69]. Cependant, certains aliments, comme les céréales et les produits carnés, ne conviennent pas à un trempage à long terme. En revanche, la méthode de pulvérisation non seulement n’affecte pas la qualité de l’aliment, mais fournit également un revêtement plus uniforme sur la surface de l’aliment sans contaminer la solution de curcuma. Par conséquent, l’utilisation de la méthode de pulvérisation est plus propice à l’utilisation répandue de la curcumine dans l’industrie alimentaire.

4.2 la curcumine comme indicateur acido-basique

Pendant le processus de détérioration des aliments, les fruits et légumes métabolisent l’acide lactique, l’acide acétique, l’acide malique et d’autres substances acides en raison d’infections bactériennes et fongiques, entraînant une diminution du pH du microenvironnement local de l’aliment. Les produits carnés produisent des substances alcalines comme l’azote alcalin volatil sous l’action de microorganismes à mesure que le temps d’entreposage augmente, ce qui entraîne une augmentation du pH de surface [70]. La curcumine réagit aux changements de pH causés par la détérioration des aliments et/ou des changements dans l’environnement externe et montre un changement de couleur. Il peut être utilisé comme indicateur colorimétrique de pH pour surveiller les changements de qualité pendant le stockage des aliments en temps réel. L’atome H de la chaîne β-dicétone de la curcumine peut subir un transfert intramoléculaire, de sorte que sa structure moléculaire existe sous la forme d’un tautomère céto-énol. Dans les solutions aqueuses acides et neutres, il existe principalement sous forme de cétone, tandis que dans les solutions aqueuses alcalines il existe principalement sous forme d’enol [15]. En général, la couleur d’une solution de curcuma est jaune vif dans des conditions acides et neutres. Lorsque le pH augmente à des conditions alcalines, la couleur de la solution change au rouge, et la couleur rouge s’approfondit graduellement avec l’augmentation du pH.

La curcumine peut être utilisée comme indicateur acide-base dans les emballages alimentaires intelligents pour surveiller la fraîcheur des fruits et des produits carné. La valeur de différence de couleur du film indicateur intelligent peut être utilisée pour déterminer la qualité de l’aliment selon la référence de changement de couleur sur l’emballage. Li et al. [71] ont préparé un film intelligent à base de glucoman de konjac composé de nanofibres de curcumine et de cellulose bactérienne. À mesure que le bœuf emballé se détériorait, la couleur du film est passée graduellement du jaune au rouge, ce qui indique que le film peut être utilisé comme indicateur colorimétrique du pH de la viande. En outre, comme le montre le spectre UV-Vis de la Figure 7A, le pic d’absorption de la curcumine passe de 428 nm à 472 nm avec un pH croissant. Le décalage rouge de la position du pic est lié à la transformation structurelle réversible de la curcumine sous différentes valeurs de pH.

Liu Di [72] a utilisé de l’amidon modifié d’octenyl succinate comme particule solide d’une émulsion de Pickering pour encapsuler la curcumine et préparer un film d’emballage. Ce film d’emballage a eu une réaction changeante de couleur à la détérioration du poisson pangasius. Comme le pH augmentait de 3,0 à 10,0, la couleur de la curcumine est passée du jaune au rouge. Parce que la curcumine est facilement décomposée par la lumière, elle est généralement encapsulée pour former des microcapsules pour mieux surveiller le degré de détérioration des aliments. Liu et al. [73] ont préparé des microcapsules de gélatine, de curcumine et de chitosan et les ont ajoutées à des films à base de carboxyméthyl cellulose pour surveiller la fraîcheur des aliments. Comme le montre la Figure 7B,lorsque le pH est de 3 à 5, la couleur du film composite passe de foncé à clair, puis de clair à foncé. Lorsque la valeur du pH est de 5-7, il redevient léger. Dans des conditions alcalines, le décalage rouge du film est évident, ceci est dû à la déprotonation de la curcumine. Zhang et al. [74] ont ajouté de la curcumine à un film d’alcool polyvinylique pour la surveillance de la qualité de la viande de crevettes et ont établi un lien entre la couleur du film, la teneur en azote basique volatil et la valeur de la différence de couleur. La teneur en azote basique volatil des crevettes était positivement corrélée avec la valeur de la différence de couleur.

Ces systèmes intelligents contribueront à améliorer la sécurité alimentaire et la durée de conservation, et fourniront aux consommateurs une indication plus intuitive et plus précise de la fraîcheur des aliments.

La différence de couleur de la curcumine en réponse aux changements de pH n’est pas significative, et la précision et la sensibilité de l’indicateur intelligent pour indiquer les changements de qualité des aliments est inférieure à celle du capteur. La curcumine peut être mélangée avec d’autres indicateurs naturels (tels que les anthocyanes et les bétalains) pour enrichir le changement de couleur de l’indicateur de pH, afin de mieux juger de la gamme de fraîcheur de la qualité des aliments. De plus, la stabilité de la curcumine est affectée par la lumière, la température et l’oxygène dans l’environnement de stockage, ce qui affecte indirectement sa sensibilité et sa précision à réagir aux changements d’acidité et d’alcalinité.

L’encapsulation (sous forme d’émulsions ou de microcapsules) peut être utilisée pour améliorer la stabilité de la curcumine comme indicateur, et sa stabilité peut également être améliorée en la réticulant avec un substrat membranaire. À l’heure actuelle, le développement de la couleur de la curcumine est principalement déterminé et analysé en immergeant directement les étiquettes des indicateurs préparés dans des tampons avec des valeurs de pH différentes. La relation entre la croissance microbienne, le pH des aliments et la couleur des étiquettes des indicateurs n’a pas été établie, et la relation entre la croissance microbienne et le changement de couleur n’a pas non plus été analysée. Cela limite l’application pratique des étiquettes indicatrices préparées avec de la curcumine et leur précision pour indiquer le degré de détérioration des aliments. Il s’agit également d’un domaine qui nécessite des recherches approfondies à l’avenir.

5 Conclusion et perspectives

Curcumine, en tant que conservateur alimentaire naturel, a les avantages d’être sûr et non toxique, antibactérien, antioxydant, blindage UV, photosensible, et la décoloration sensible à l’acide-base. Il a de grandes perspectives de développement dans les applications d’emballage alimentaire. Cet article décrit principalement la structure et les propriétés physico-chimiques de la curcumine, ainsi que son mécanisme d’action et ses progrès d’application en tant qu’agent antimicrobien, antioxydant, agent de protection UV, photosensibilisant et indicateur de pH dans les emballages alimentaires. La curcumine peut prolonger la durée de conservation des aliments en empêchant l’oxydation des lipides et en limitant la croissance microbienne, et peut être utilisée comme matériau indicateur pour l’évaluation en temps réel de la sécurité et de la qualité des aliments emballés. Cependant, des recherches plus complètes sont nécessaires sur la curcumine pour améliorer la stabilité, la solubilité dans l’eau, et pour comprendre les mécanismes antibactériens et antioxydants, afin d’élargir la portée des applications de la curcumine dans l’emballage alimentaire.

Selon l’état actuel de la recherche et de la demande deLa curcumine dans les emballages alimentaires(1) a l’avenir, il est possible d’envisager la combinaison de la curcumine avec différents agents antimicrobiens (tels que l’huile essentielle d’origan et l’huile essentielle de girofle) pour exercer un effet antimicrobien synergique. (2) le renforcement de la recherche sur les mécanismes antimicrobiens et antioxydants de la curcumine peut commencer par les changements microscopiques de la structure de la curcumine pendant les processus antimicrobiens et antioxydants, et établir la corrélation entre la structure microscopique et les propriétés fonctionnelles de la curcumine. (3) développer davantage l’application de la curcumine dans les emballages alimentaires.

À l’heure actuelle, la plupart des applications de la curcumine se concentrent sur ses propriétés antibactériennes et antioxydantes. Sa photosensibilité, son blindage ultraviolet et d’autres fonctions peuvent être développées pour une utilisation dans l’industrie alimentaire. (4) la faible solubilité dans l’eau et l’instabilité de la curcumine limitent son application dans les emballages alimentaires. Il peut être encapsulé à l’aide de nanoparticules et préparé sous forme d’émulsion ou de microcapsules. (5) à l’heure actuelle, il n’existe aucun lien établi entre la croissance microbienne/le pH des aliments/la couleur des étiquettes des indicateurs, et la loi de la croissance microbienne et du changement de couleur n’a pas non plus été analysée, ce qui limite l’application pratique et l’affichage précis du degré de détérioration des aliments des étiquettes des indicateurs préparées à l’aide de curcumine. Il s’agit également d’un domaine qui nécessite des recherches approfondies à l’avenir. L’étude des progrès de la curcumine dans les applications d’emballage alimentaire est propice à la promotion de son développement dans l’industrie alimentaire, abordant ainsi les questions de sécurité alimentaire qui préoccupent étroitement les gens et de suivre la grande stratégie de la «Chine saine».

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