L’utilisation de détergents enzymatiques dans l’industrie alimentaire est-elle une alternative?

L’innovation et le développement de nouveaux produits d’hygiène pour l’industrie alimentaire apportent de nouvelles solutions pour le nettoyage et la désinfection, améliorant ainsi la sécurité, l’efficacité et la durabilité de ces processus. L’innovation dans le domaine de la détergence et de la désinfection explore l’applicabilité et la performance de nouvelles technologies telles que les enzymes, des protéines qui agissent comme biocatalyseurs (accélèrent les réactions chimiques telles que l’hydrolyse des biomolécules). En raison de la grande diversité des enzymes disponibles au niveau industriel et de la spécificité des réactions qu’elles catalysent, l’utilisation des enzymes s’est répandue dans de nombreux domaines, notamment la production alimentaire (coagulation du lait, exhausteurs de goût et de texture du fromage, réduction de la consistance de la pâte et clarification des jus), la biotechnologie, la biorestauration des eaux usées, la production de biocarburants, la détergence et même dans le domaine des cosmétiques (1).

Dans le domaine de la détergence, les caractéristiques les plus intéressantes des enzymes sont leur activité spécifique à des valeurs de pH modérées et leur biodégradabilité. De plus, elles sont obtenues à partir de fermentations réalisées par des micro-organismes en culture, ce qui permet de les générer à une échelle suffisamment grande pour une utilisation industrielle (2). Grâce à ces caractéristiques, l’ajout d’enzymes dans les formulations de détergents est possible et réalisable, car de faibles quantités d’enzymes sont nécessaires pour obtenir l’effet désiré. Ainsi, les détergents enzymatiques peuvent agir spécifiquement sur la saleté ou d’autres substrats en les réduisant en particules plus petites et en augmentant l’efficacité du détergent.

Le secteur de la blanchisserie a plus de 30 ans d’expérience dans l’utilisation de détergents enzymatiques (3), avec des résultats favorables en termes d’efficacité, d’élimination de la saleté et de durabilité du processus. Dans ce domaine, il a été observé que l’utilisation d’enzymes a permis de réduire la durée et la température du lavage, ce qui se traduit par des économies d’énergie et d’eau (4). Dans l’industrie alimentaire, le scénario est différent. Bien que les détergents enzymatiques représentent une alternative écologique et très efficace aux détergents conventionnels, leur utilisation pour le nettoyage général est limitée et les détergents enzymatiques trouvent leur créneau dans des applications spécifiques, telles que le control des biofilms ou des allergènes et le nettoyage des membranes.

Traitement de contrôle des biofilms

L’une des applications les plus importantes des détergents enzymatiques dans l’industrie alimentaire est le contrôle des biofilms, en raison du risque microbiologique qu’ils représentent pour l’industrie alimentaire. Pour comprendre le rôle de ces produits dans le traitement des biofilms, il faut d’abord savoir ce qu’ils sont.

Adhésion réversible → Adhésion irréversible → Prolifération et production de l’expolymère → Maturation → Dispersion

Les biofilms sont des structures microbiennes qui se forment sur des surfaces lorsque des micro-organismes y adhèrent et commencent à se regrouper, à se diviser et à sécréter des substances polymériques extracellulaires (EPS). Ces substances permettent aux micro-organismes d’adhérer les uns aux autres et à la surface et créent également une couche protectrice contre les agents physiques et chimiques externes. En raison de cette couche d’EPS, les biofilms sont des structures très difficiles à éliminer à l’aide de détergents et de désinfectants classiques. En outre, ils peuvent abriter de nombreux micro-organismes pathogènes tels que Listeria monocytogenes, Salmonella ou Campylobacter, entre autres. Leur présence constitue donc un risque important pour l’industrie alimentaire.

Les biofilms trouvent des environnements idéaux pour leur formation à certains points de la chaîne de production des industries alimentaires ; la formation de biofilms nécessite la présence de nutriments, d’humidité et de surfaces auxquelles adhérer. La formation de biofilms nécessite la présence de nutriments, d’humidité et de surfaces auxquelles adhérer. Par conséquent, le contrôle des biofilms devient de plus en plus important dans les plans d’hygiène des industries alimentaires. En raison de la difficulté d’attaquer les biofilms et de leur résistance aux produits conventionnels, des produits et des protocoles de nettoyage et de désinfection spécifiques ont été mis au point pour les contrôler en utilisant, entre autres, la technologie enzymatique. Dans ce cas, les détergents enzymatiques présentent une combinaison d’enzymes qui décomposent la matrice EPS des biofilms, en agissant sur les protéines, les lipides et les sucres, les principaux composants de l’EPS. La décomposition de la matrice EPS signifie l’élimination de la couche protectrice des biofilms et l’exposition des micro-organismes qui s’y trouvent à l’environnement extérieur, de sorte que si un désinfectant est appliqué, il pourra atteindre les micro-organismes qui ont formé le biofilm, agir sur eux et les éliminer (5).

Les détergents enzymatiques utilisés dans l’industrie alimentaire sont des détergents neutres, qui n’endommagent pas les surfaces et sont plus sûrs pour les opérateurs. Ils sont également biodégradables et ne laissent pas de résidus. Ils sont généralement appliqués à des températures comprises entre 45 et 55°C et en utilisant les mêmes équipements de moussage ou systèmes CIP que les détergents conventionnels. La température d’application du produit est essentielle pour les détergents enzymatiques. Les enzymes étant des protéines, si le détergent enzymatique est appliqué à des températures supérieures à 55°C, les enzymes peuvent se dégrader et cesser de fonctionner. Inversement, si le produit est appliqué à des températures plus basses, il ne donnera pas les résultats escomptés.

Il existe différents produits et protocoles pour le contrôle des biofilms, en fonction du traitement requis. Il existe des protocoles de choc et des protocoles préventifs. Les premiers sont appliqués lorsque des problèmes de biofilms ont été détectés et qu’une élimination rapide des biofilms est nécessaire. Les seconds sont appliqués pour prévenir la formation de nouveaux biofilms ou la réapparition de biofilms. Ces protocoles diffèrent par les produits utilisés ou les concentrations appliquées et par la fréquence d’application du produit, les traitements de choc étant plus concentrés dans le temps et les traitements préventifs étant appliqués régulièrement à une fréquence spécifique pouvant aller d’une fois par semaine à une fois par mois, en fonction du type d’industrie.

Élimination des allergènes

Une autre application de l’enzymatique dans l’industrie alimentaire est l’élimination des allergènes. Les allergènes sont des protéines provenant de différents aliments qui provoquent une réaction du système immunitaire des consommateurs qui y sont allergiques : les allergies alimentaires.

Crustacés, œufs, poissons, arachides, soja, produits laitiers, noix, céleri, moutarde, graines de sésame, anhydride sulfureux et sulfites, mollusques, lupins, gluten, etc.

Actuellement, la présence d’allergènes dans les aliments et leur déclaration sont réglementées par l’UE (règlement (UE) 1169/2011). L’annexe II de ce règlement décrit les 14 allergènes les plus importants dans les aliments (6). Parmi ces allergènes, le gluten, les produits laitiers, les œufs, les crustacés, le soja, les fruits à coque et les arachides sont quelques-uns des allergènes auxquels la majorité de la population est allergique. Des traces de ces substances dans un produit peuvent déclencher une réaction immunologique chez la personne concernée. Cette réaction indésirable peut provoquer des symptômes et des situations très graves pour la santé. C’est pour cette raison que la présence d’allergènes non déclarés sur les étiquettes des produits alimentaires devrait être nulle. Il serait plus approprié de pouvoir garantir l’absence de ces allergènes dans les produits fabriqués, ce qui peut être réalisé en ayant des lignes de production spécifiques et en évitant la contamination croisée.

Une hygiène appropriée, comprenant notamment des protocoles spécifiques pour l’élimination des allergènes, est d’une importance vitale pour prévenir la contamination croisée des aliments, en particulier dans les cas où il n’est pas possible de séparer les lignes de production. Ces protocoles spécifiques nécessitent l’utilisation de produits allergènes. Ce n’est pas une tâche facile. Dans ce cas également, les enzymes peuvent apporter une contribution importante. Les allergènes sont des protéines et peuvent donc être décomposés par l’action des enzymes, ce qui contribue à accroître l’efficacité des détergents en matière d’élimination des allergènes. Il est toujours nécessaire de vérifier l’absence d’allergènes dans la zone de protection lors d’un changement de produit. Si l’absence d’allergènes ne peut être garantie, la présence éventuelle de l’allergène doit être correctement indiquée sur l’étiquette (étiquetage de précaution) conformément à la réglementation de l’UE (règlement (UE) 1169/2011), afin d’atteindre un niveau élevé de protection de la santé des consommateurs et de leur fournir un maximum d’informations.

Dans l’industrie alimentaire, l’utilisation de détergents enzymatiques augmente la sécurité du produit fini, en aidant à éviter la présence de biofilms et d’allergènes, d’une manière efficace et plus respectueuse de l’environnement.

Nettoyage des membranes

Une autre utilisation importante des enzymes est l’hygiène des membranes utilisées dans certaines industries alimentaires. Aujourd’hui, les procédés de séparation par membrane sont courants dans l’industrie laitière en raison de leurs nombreux avantages : simplicité, sélectivité élevée, conditions de fonctionnement douces, facilité de mise à l’échelle et consommation d’énergie réduite par rapport aux méthodes conventionnelles.

Les membranes sont des barrières semi-perméables et sélectives au passage de diverses substances qui doivent être périodiquement conditionnées pour éliminer la saleté de leur surface et de l’intérieur de leur structure poreuse afin de retrouver leurs propriétés. Par exemple, les processus de nettoyage des membranes UF constituent une étape clé du processus de production global dans l’industrie alimentaire. En général, les protocoles de nettoyage doivent être exécutés quotidiennement, d’où l’importance de concevoir de bons protocoles de nettoyage en fonction du type d’encrassement (en surface ou à l’intérieur de la structure poreuse) et de la composition de l’aliment lui-même. Ces deux phénomènes entraînent une diminution du flux de perméat dans les membranes, ce qui se traduit par une baisse de la production globale et de la durée de vie des membranes, ainsi que par une augmentation des coûts d’exploitation et de la consommation d’énergie.

L’utilisation de produits enzymatiques dans les tâches de nettoyage des membranes est une option appropriée et moins agressive que d’autres types de produits, en raison de leurs propres caractéristiques naturelles ; ils ne nécessitent pas de températures élevées, ainsi que des niveaux de pH plus doux. Ainsi, nous pouvons souligner que l’utilisation de produits enzymatiques permet de réduire la consommation d’énergie (en raison du fonctionnement à des températures douces) et l’impact environnemental (car il s’agit de composés biodégradables), tout en prolongeant la durée de vie utile des membranes.

Efficacité, alternatives écologiques et prix abordable sont les caractéristiques que l’industrie alimentaire recherche dans ses protocoles de nettoyage. Les produits enzymatiques s’inscrivent parfaitement dans ce cadre, devenant une alternative aux autres produits chimiques. Outre le contrôle des biofilms et des allergènes, ainsi que le nettoyage des membranes, ce type de produit convient également aux tâches générales de nettoyage dans l’industrie alimentaire, en éliminant la saleté de différents types de surfaces dans les usines de production.

Bibliographie

• Chapman, J., Ismail, A. E. & Dinu, C. Z. (2018) Industrial Applications of enzymes : recent advances, techniques and outlooks. Catalyst 8 (238)
• Kirk, O., Vedel Borchert, T. & Crone Fuglsang, C. (2002), Industrial enzyme applications. Current Opinion in Biothechnology 13 : 345-351.
• Kumar, D., Savitri, N., Thakur, N., Verma, R & Bhalla T.C. (2008) Microbial proteases and apllication as Laundry detergent additive. Research Journal of Microbiology 3 (12) : 661-672.
• Olsen, H. S. & Falholt, P. (1998) The role of enzymes in modern detergency. Journal of Surfactants and Detergents 1 : 555-567.
• Delhalle, L., Taminiau, B., Fastrez, S., Fall, A., et al. (2020). Evaluation du nettoyage enzymatique sur les installations agro-alimentaires et la microflore bactérienne des produits alimentaires. Frontiers in Microbiology. Doi : 0.3389/fmicb.2020.01827.
• Corbatón Báguena, María José (2015). Nettoyage de membranes d’ultrafiltration appliquées à l’industrie alimentaire au moyen de techniques non conventionnelles et caractérisation de l’encrassement des membranes. Thèse de doctorat UPV.
• Règlement (UE) 11669/2011 du Parlement européen et du Conseil (25 octobre 2011).

Auteurs

Mercè Berga

Licenciée en biologie de l’Université de Gérone. Doctorat en biologie marine et limnologie de l’Université d’Uppsala (Suède) avec la thèse « Assembly mechanism in aquatic bacterial communities – The role of disturbances, dispersal and history » (Mécanisme d’assemblage dans les communautés bactériennes aquatiques – Le rôle des perturbations, de la dispersion et de l’histoire). Microbiologiste R&D chez CHRISTEYNS Espagne.

Joan Estornell

Responsable du marketing pour l’hygiène alimentaire chez CHRISTEYNS. Licence en sciences de l’information. Master en gestion des comptes publicitaires. Innovation stratégique en marketing et publicité (UAB). Master en affaires numériques. Marketing numérique (ESIC Business & Marketing School). Cours d’hygiéniste dans l’industrie alimentaire (Betelgeux).