Recherche de conditions de synthèses en flux continu et d'analyses rapides d'huile de tournesol ozonée pour la lutte antibactérienne contre les mammites - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2021

Research of continuous flow synthesis conditions and rapid analyses of ozonated sunflower oil for the antibacterial fight against mastitis

Recherche de conditions de synthèses en flux continu et d'analyses rapides d'huile de tournesol ozonée pour la lutte antibactérienne contre les mammites

Julien Vinet
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1272768
  • IdRef : 258380055

Résumé

Ozonated vegetable oils have been studied for years for their antibacterial and antifungal properties. This bio-sourced product is the result of the reaction of ozone, a powerful oxidising gas, with a wide spectrum of vegetable oils. With a proven microbiological action on many bacterial strains and fungi, ozonated oils are a real natural alternative to the use of antibiotics for certain pathologies. It has been shown that the properties of the product obtained are linked to the reaction conditions and only batch synthesis is possible to date. Moreover, the analyses to characterise this product are long, tedious and require the use of a large quantity of dangerous chemicals. The aim of this work was to optimise the methods of synthesis and analysis of ozonated sunflower oil to efficiently produce a bioactive product capable of acting against a pathology of interest in agronomy: mastitis. Initially, ternary sunflower oil/water/nonanoic acid mixtures were studied. The addition of water and/or acid makes it possible to modify the physical properties of the mixture while maintaining or even improving its chemical properties. Fluid end products with chemical properties like pasty products as described in the literature could be synthesised. This low viscosity is an important physical characteristic which makes it possible to envisage an innovative synthesis in a microreactor. To date, this is the first proof of concept for the continuous flow ozonation of vegetable oil. Subsequently, an optimisation of the analysis methods was envisaged by looking for alternative characterisations. The linking of chemical analyses on ozonated oils with spectral measurements in the infrared range made it possible to establish prediction models. The reference methods for measuring the iodine and peroxide indices are long, costly, destructive, and consuming many chemicals. Infrared technology, after a specific calibration phase, allows the desired indices to be quickly quantified. It is even possible to consider using this methodology online at the output of a continuous flow synthesis or in a specially designed reactor in the laboratory, and thus obtain information on the chemical parameters of a mixture in real time. Finally, mastitis is an inflammation of the udder, most often in response to an invasion of bacterial origin, which affects the health of the animal and the quality of the milk. Ozonated sunflower oil has been shown to be useful in the fight against mastitis as an alternative to the overuse of antibiotics. More than a hundred bacterial strains isolated from reported cases of mastitis in sheep have been subjected to ozonated sunflower oil. The antibacterial effect of the product was measured, and the antibiotic resistance profiles of the strains were determined. The efficacy of the product was demonstrated against all strains including many multi-resistant strains. These results lead to the conclusion that the use of ozonated sunflower oil presents itself as an effective alternative to remedy the phenomenon of constantly evolving bacterial resistance. However, it would be interesting to validate these results on living organisms to evaluate the in-vivo efficiency of these ozonated oils.
Les huiles végétales ozonées sont étudiées depuis des années pour leurs propriétés antibactériennes et antifongiques. Ce produit biosourcé est issu de la réaction de l’ozone, un gaz oxydant puissant, sur un large spectre d’huile végétale. Avec une action microbiologique avérée sur un grand nombre de souches bactériennes et champignons, les huiles ozonées se présentent comme une véritable alternative naturelle à l’utilisation d’antibiotiques pour certaines pathologies. Il a été démontré que les propriétés du produit obtenu sont liées aux conditions de réaction et seule une synthèse en batch est possible à ce jour. De plus, les analyses pour caractériser ce produit sont longues, fastidieuses et nécessitent l’emploi d’une grande quantité de produits chimiques dangereux. L’objectif de ces travaux était d’optimiser les méthodes de synthèses et d’analyses de l’huile de tournesol ozonée afin de produire efficacement un produit bioactif capable d’agir contre une pathologie d’intérêt en agronomie : les mammites. Dans un premier temps, des mélanges ternaires huile de tournesol/eau/acide nonanoïque ont été étudiés. L’ajout d’eau et/ou d’acide permet de modifier les propriétés physiques du mélange tout en conservant des propriétés chimiques intéressantes voire de les améliorer. Des produits finis fluides avec des propriétés chimiques similaires à des produits pâteux tels que décrits dans la littérature ont pu être synthétisés. Cette viscosité faible est une caractéristique physique importante qui permet d’envisager une synthèse innovante en microréacteur. A ce jour, il s’agit d’une première preuve de concept pour l’ozonation d’huile végétale en flux continu. Les méthodes de référence pour la mesure de l’indice d’iode et de l’indice de peroxyde sont longues, coûteuses, destructrice et consommatrices de nombreux produits chimiques. Des méthodes d’analyses alternatives ont été recherchées. La mise en relation des analyses chimiques sur les huiles ozonées avec des mesures spectrales dans le domaine de l’infrarouge a permis d’établir des modèles de prédiction. Cette technologie, après une phase de calibration spécifique, permet de quantifier rapidement les indices désirés. Il est même possible d’envisager utiliser cette méthodologie au sein d’un réacteur ou en sortie de ligne lors d’une synthèse en flux continu. Ainsi, des informations sur les paramètres chimiques d’un mélange en temps réel seraient obtenues. Enfin, la mammite est une inflammation de la mamelle, le plus souvent, en réponse à une invasion d’origine bactérienne, qui impacte la santé de l’animal et la qualité du lait. Il a été montré l’intérêt de l’huile de tournesol ozonée pour lutter contre les mammites, qui se présente comme une alternative à l’utilisation abusive d’antibiotiques. Plus d’une centaine de souches bactériennes isolées de cas déclarés de mammites chez les brebis ont été soumises à de l’huile de tournesol ozonée. L’effet antibactérien du produit a été mesuré et les profils d’antibiorésistances des souches ont été déterminés. Il a été démontré l’efficacité du produit contre l’ensemble des souches y compris sur un grand nombre de souches multirésistantes. Ces résultats permettent de conclure que l’utilisation de l’huile de tournesol ozonée se présente comme une alternative efficace pour remédier au phénomène de résistance bactérien sans cesse en évolution. Cependant, il serait intéressant de valider ces résultats sur le vivant afin d’évaluer l’efficacité in-vivo de ces huiles ozonées.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04170634 , version 1 (25-07-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04170634 , version 1

Citer

Julien Vinet. Recherche de conditions de synthèses en flux continu et d'analyses rapides d'huile de tournesol ozonée pour la lutte antibactérienne contre les mammites. Autre. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2021. Français. ⟨NNT : 2021INPT0040⟩. ⟨tel-04170634⟩
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