Fermenter et structurer des protéines de pois pour

Fermenter et structurer des
protéines de pois pour améliorer
leurs propriétés sensorielles
Salma Ben Harb
UMR GMPA, Grignon
1. Introduction
+
Les systèmes alimentaires de type occidental et
leur extension mondiale, ne sont pas durables
en termes de :
 Effets sur la santé (surpoids, obésité...)
 Consommation des ressources
 Impacts sur les écosystèmes et gaz à
effet de serre
Limiter la consommation de produits d’origine animale
Rééquilibrer dans la diète le ratio protéines animales protéines végétales
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1. Introduction
Enjeux : assurer pour l’ensemble de la population une
alimentation de qualité qui ne mette pas en péril
l’équilibre environnemental de la planète
 Augmenter la part des protéines végétales dans notre alimentation
 Introduction de légumineuses dans nos régimes
Bénéfices « Santé »
Bénéfices « Environnementaux »
Rétablir l’équilibre nutritionnel en acides aminés dans les régimes alimentaires à
base de céréales (Chel - Guerrero et al., 2007; Tian et al., 1999).
 Réduction d’intrants dans la conduite de cultures en alternance avec les céréales
(Pelzer et al,2012)
Quelle offre alimentaire ?
Sensoriels
•Arôme, Saveur, Texture
•« Off-flavor » rémanente
• Adéquation attentes
consommateurs
Nutritionnels
•Déficits en AAE
•Présence de Facteurs
antinutritionnels
• Digestibilité plus faible
que protéines animales
•Inconfort digestif
Technologiques
•Temps de préparation à
domicile long (graines)
• Faible solubilité des
protéines
1. Introduction
CONTEXTE
Verrous
Transformation
des protéines
Fermentation
• Très grandes diversités de produits fermentés d’origine animale comme végétale :
o exemple : 35 produits fermentés à base de légumineuses référencés dans Tamang et al.,
2016 (Frontiers in Microbiology, vol 7 March)
o des communautés microbiennes composées de 3 à plusieurs dizaines d’espèces
• Nombreuses propriétés fonctionnelles des micro-organismes dans les produits fermentés:
o Propriétés organoleptiques (aromatisante, désamérisante, texturante),
o Dégradation de composés antinutritionnels
o Synthèse de vitamines, de peptides bioactifs,
o Activité antimicrobienne et effet barrière contre des micro-organismes d’altération ou
pathogènes
o Nombreux effets santé
Tamang et al., 2016 (Frontiers in Microbiology, vol 7, April)
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1. Introduction
CONTEXTE
Verrous
Transformation
des protéines
Fermentation
Grandes diversités de micro-organismes dans les produits fermentés MAIS des points communs dans la
structure des communautés microbiennes.
exemples de micro-organismes identifiés/utilisés dans plusieurs produits fermentés à base de produits végétaux et qui
peuvent également contribuer à l’affinage des fromages
Expertise écosystèmes laitiers
Formulation de novo de communautés
microbiennes pour la fermentation de
produits riches en protéines végétales
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1. Introduction
Objectif et Questions de Recherche
Démontrer un concept de formulation d’aliments fermentés enrichis en
protéines végétales, présentant des qualités sensorielles améliorées sur la base
de la connaissance des écosystèmes laitiers
Questions de recherche :
 quel est l’impact bénéfique des écosystèmes microbiens laitiers sur les qualités
sensorielles des gels protéiques contenant des protéines végétales ?
 quels leviers permettent de moduler ou réduire les défauts d'arômes, de saveurs et
de texture par fermentation et formulation des gels ?
 quelles sont les stratégies qui permettent à un écosystème microbien synthétique
de s’adapter à un autre environnement que celui d’origine ?
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2. Stratégie et Démarche
STRATEGIE : choix des objets d’étude
Produits type « yaourt » et « fromage » / produits de grande consommation
Produits « laitiers » = Bon support pour introduire des protéines
végétales dans les régimes occidentaux
- faciles d’utilisation par le consommateur
- produits avec des références culturelles ancrées
- technologies traditionnelles portées par une filière forte, en recherche
d’innovation
Protéines de pois : Légumineuse très cultivée en France, Diversité génétique grande et
accessible, Industrie de transformation forte et bien organisée, Peu d’utilisation en
alimentation humaine (uniquement ingrédient MPV), Défauts organoleptiques nombreux.
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2. Stratégie et Démarche
DEMARCHE EXPERIMENTALE
Deux modèles « type fromage » 10% MG :
 Gel « végétal » : 100% protéines de pois
 Gel « mixte »: 50% protéines de pois/50%
protéines de lait
Choix des
communautés
microbiennes
Structuration
des gels
Caractérisation des défauts
Bénéfices sensoriels de la fermentation
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3. Structuration des gels
Modulation de la structure et texture des gels par la
composition et le procédé
Thermique Chimique
Exemple :
gel 100%
protéine
de pois,
10% huile
colza
Module Elastique G’, Module Visqueux G’’
(Pa)
Enzymatique
104
101
10-2
Gel thermique
Gel enzymatique
Déformation ϒ (%)
102
Gel acide
Microscopie
confocale x40
« pâte tartinable »
« Kiri »
« babybel »
Fermeté +
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4. Sélection de communautés microbiennes
Sélection des communautés microbiennes
55 souches ont été testées
réparties dans 160 associations
différentes
Espèces utilisées dans la fermentation
des produits végétaux et /ou animaux
Nombre de souches testées
dans chaque association
 Caractéristiques sensorielles
(notes aromatiques)
 Aptitude à coloniser une solution
à base de pois (Dénombrement sur
boites)
 Effet barrière contre la flore
endogène
Sélection de 11
associations
(5 à 9 souches)
V1….V11 (végétal)
M1…M11 (Mixte)
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4. Sélection de communautés microbiennes
Exemple d’une cartographie Sensorielle
11 associations microbiennes / solution 100% prot. pois
1,5
Graphique symétrique
(axes F1 et F2 : 59,68 %)
1
V10
0,5
F2 (14,53 %)
Herbe
Abricot
Fleur
V4
V11
Pain
V6 Ammoniacal
Beurre fondu
V9
0
Présence de notes (fruits, torréfiées)
différentes de celle du témoin (petit
pois)
-0,5
Soufré
Fruit fermenté
Croute Sueur
Etable à vache
T28°C
Fromage
Ethanol V3
cuitV1
T4°C Lait
Petit pois
Fumé
V5 Torréfié/Grillé
V2
V7
Chocolat noir
V8
NeutreCaramel
-1
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
F1 (45,15 %)
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4. Sélection de communautés microbiennes
Effet Barrière des communautés microbiennes
vis-à-vis de la flore
endogène du pois
100%
Diversité bactérienne
solution fermentée
100 % prot. pois
80%
60%
40%
20%
0%
populations endogènes
non ensemencées
V1
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
V9 V10 V11
100%
90%
80%
Diversité bactérienne
solution fermentée
50 % prot. Pois 50%
prot. lait
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
(diversité Eucaryotes non représentée)
M1 M2 M3
M4
M5
M6
M7
M8
M9
M10 M11
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5. Conclusions et Perspectives
Structuration des gels enrichis en protéines végétales (type « fromage » ):
 Grande diversité de structure et texture
Sélection des associations microbiennes :
 Sélection de communautés microbiennes adaptées pour chaque type de
matrice
 Grande diversité aromatique, Masquage des descripteurs « pois » (odeur)
même sur un gel 100 % de protéines végétales
En cours :
 Adaptation et fonctionnement des communautés microbiennes synthétiques
sur les gels (comparaison de 3 systèmes : 100 % lait, 50% lait + 50% pois,
100% pois)
 Identification des défauts sensoriels et de l’impact de la fermentation sur ces
derniers
 Etude de la flore endogène et de sa maîtrise
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5. Conclusions et Perspectives
 Transposition de la démarche vers d’autres végétaux et pour des matières
premières moins raffinées
Fractions protéiques
Graines, Farine …
 Revisiter les procédés de fractionnement via l’utilisation de communautés
microbiennes
Graines, Farine …
Fractions protéiques
 Comprendre / contrôler les perceptions de « saveurs » (amertume,
astringence) via la fermentation
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Projet VEGALIM :
Bénéfices sensoriels d'aliments fermentés
enrichis en protéines végétales
Contact : [email protected]
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