Les emballages alimentaires intelligents sont à nos portes

Ce texte fait partie du cahier spécial Recherche avril 2016

À Polytechnique Montréal, le professeur Abdellah Ajji et son équipe mettent au point des emballages alimentaires intelligents qui interagiront avec les consommateurs afin de leur indiquer si les produits sont comestibles ou non.

Un film de plastique qui vous signale si votre longe de porc a dépassé sa date de péremption. Un contenant qui vous informe du degré de fraîcheur de vos amandes. Ou encore un emballage qui indique la présence de salmonelle dans votre jambon. L’industrie et les consommateurs en rêvent : des emballages intelligents qui réduiraient les risques d’intoxication alimentaire et lutteraient contre le gaspillage. D’ici quelques années, tout cela deviendra réalité, notamment grâce aux travaux d’Abdellah Ajji, professeur au Département de génie chimique de Polytechnique Montréal et titulaire de la Chaire de recherche industrielle CRSNG/Saputo/Excel-Pac sur les matériaux et films pour des emballages sécuritaires, intelligents et durables.

« La mission première de l’emballage est de contenir et de protéger le produit alimentaire. Avec les emballages intelligents, nous souhaitons aller un peu plus loin pour permettre une interaction avec les consommateurs. À l’aide de détecteurs chimiques de toutes sortes appliqués sur leur surface, on peut montrer si le produit est comestible, périmé ou même contaminé », explique le chercheur.

À l’heure actuelle, on trouve dans les magasins des emballages qu’on appelle passifs. Faits de plusieurs couches invisibles à l’oeil nu — parfois jusqu’à une dizaine —, ils empêchent des éléments externes de détériorer l’aliment, comme l’oxygène, la vapeur d’eau ou des éraflures. « Les emballages sont devenus multicouches, car aucun matériau n’offre à lui seul tous les types de protection, dit M. Ajji. Par exemple, les plastiques ont une bonne barrière à l’oxygène, mais pas à la vapeur d’eau. »

Sur les étalages, des emballages actifs font aussi leur apparition. Ils ont la particularité d’interagir avec l’atmosphère du produit emballé. Grosso modo, on les classe en deux catégories : les absorbeurs et les émetteurs. Les premiers capturent des produits qui, avec le temps, dégraderont l’aliment. Encore une fois, on parle d’oxygène et de vapeur d’eau, mais aussi de gaz carbonique. Le second type d’emballage actif relâche des composantes qui préservent l’aliment ou lui donnent un petit coup de pouce pour apparaître appétissant aux yeux des clients. On pense entre autres à l’éthylène qui, en petite quantité, aide au mûrissement des fruits.

Trois techniques de détection

 

Dans son laboratoire, le professeur Ajji étudie « la détection des sous-produits de la détérioration des aliments ». « Les produits alimentaires dégagent des gaz lorsqu’ils atteignent un certain niveau de dégradation, indique-t-il. Pour le poisson, ce sera l’ammoniac. Dans le cas du poulet, ce sera du sulfure d’hydrogène. Des fruits qui commencent à pourrir émettront de grandes concentrations d’éthylène. Nous développons donc des outils pour repérer ces gaz et envoyer un message aux consommateurs. »

L’ingénieur s’intéresse particulièrement à trois techniques. La première consiste à insérer des nanoparticules dans des nanofibres qui résultent en une membrane ayant la propriété de changer de couleur au contact des gaz. « C’est une réaction acide-base qui agit comme le papier utilisé pour mesurer le pH d’une piscine, illustre-t-il. Si le gaz est basique, comme l’ammoniac, on a recours à des particules acides. Au fur et à mesure que le gaz s’échappe de l’aliment, la membrane introduite dans l’emballage passera du bleu au mauve, informant ainsi le client de l’état de comestibilité du produit. »

Une deuxième technique fait appel à la conductivité. Le gaz émis altère ou bloque carrément le courant électrique. L’emballage transmet cette information à l’aide d’une petite lumière dont l’intensité faiblit selon la concentration du gaz. Ce pourrait être aussi au moyen d’une puce dont le contenu est déchiffrable grâce à un téléphone intelligent.

Il y a enfin la technique de fluorescence dévolue à la reconnaissance de bactéries comme l’E. coli, la listeria et la salmonelle. « Une fois en contact avec la bactérie, le détecteur chimique émet un signal fluorescent pouvant être lu par un téléphone ou par la caisse enregistreuse », dit Abdellah Ajji, qui a récemment reçu près d’un million de dollars de la Fondation canadienne pour l’innovation et du gouvernement du Québec pour poursuivre ses recherches.

Le défi des emballages intelligents et verts

 

Le professeur Ajji et son équipe se sont lancé un autre défi : réduire la quantité de matière utilisée dans ces mêmes emballages et augmenter leur durabilité et leur dégradabilité.

« Ce n’est pas évident, car les matériaux biodégradables ne présentent pas les performances que nous recherchons, remarque-t-il. Par exemple, ils n’offrent pas une très bonne barrière à l’oxygène. Il faut donc augmenter l’épaisseur du matériau pour s’assurer que l’aliment ne s’oxyde pas. Mais ce faisant, on utilise beaucoup plus de matière, ce qui n’est pas nécessairement avantageux. »

S’il reste encore des progrès à faire en matière d’emballages verts et intelligents, le chercheur révèle avoir perfectionné sa technique pour détecter l’ammoniac, au point où il considère cette dernière comme commercialisable. « Dans deux à trois ans, nous aurons mis au point des solutions pour le gaz carbonique, l’éthylène, le sulfure d’hydrogène et les aldéhydes, déclare-t-il. Quant aux techniques ciblant les bactéries, on en est encore pas mal loin. Ça fait déjà plusieurs années qu’on y travaille, et chaque fois qu’on avance, d’autres enjeux émergent. Cela dit, c’est la nature même de la recherche. On ne baisse pas les bras ! »

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