FR3145670A1 - Proteines de legumineuses ameliorees - Google Patents
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Abstract
La présente invention est relative à des protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, présentant un profil aromatique lacté, à un procédé de fabrication de ces protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, ainsi qu’à l’utilisation desdites protéines pour la fabrication de produits alimentaires ou de boissons, notamment d’alternatives végétales au lait.
Description
L’invention a pour objet une composition comprenant de nouvelles protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, caractérisées par un profil nutritionnel et fonctionnel innovant. Un autre objet de l’invention porte sur un procédé de fabrication de ces nouvelles protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole. L’invention porte également sur l’utilisation desdites protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole pour la fabrication de produits alimentaires.
Les besoins quotidiens en protéines sont généralement compris entre 12 et 20% de la ration alimentaire. Ces protéines sont fournies aussi bien par des produits d’origine animale (viandes, poissons, œufs, produits laitiers) que par des aliments végétaux (céréales, légumineuses, algues).
Dans les pays industrialisés, les apports en protéines sont aujourd’hui encore majoritairement sous la forme de protéines d’origine animale. Ces protéines présentent de bonnes propriétés nutritionnelles et des propriétés fonctionnelles intéressantes qui leur permettent d’être utilisées dans des produits alimentaires très variés.
Cependant, de nombreuses études démontrent qu’une consommation excessive de protéines d’origine animale au détriment des protéines végétales est une des causes d’augmentation de cancers et maladies cardio-vasculaires. Par ailleurs, les protéines animales présentent beaucoup de désavantages, tant sur le plan de leur allergénique (notamment les protéines issues du lait ou des œufs), que sur le plan environnemental liés aux méfaits de l’élevage intensif.
Ainsi, il existe une demande croissante des industriels pour des protéines d’origine végétale possédant des propriétés nutritionnelles et fonctionnelles intéressantes, sans pour autant présenter les inconvénients des protéines d’origine animale.
Depuis les années 1970, le pois est la légumineuse à graines qui s’est la plus développée en Europe et majoritairement en France, notamment comme ressource protéique pour l’alimentation animale mais aussi humaine.
On peut tout d’abord évoquer les procédés d’extraction de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole dits « par voie sèche ». Le principe de ces procédés est de broyer la graine sous forme de farine, qui sera ensuite introduite dans un turbo-séparateur, appareillage servant à classifier les particules selon leur taille et densité au sein d’un flux d’air. La turbo-séparation permet d’obtenir une fraction enrichie en protéines et une fraction enrichie en amidon. Comme il sera développé plus tard dans l’exposé, la fraction enrichie en protéine titre environ 40%-60% et contient encore entre 2% et 15% d’amidon. Cet amidon est une fraction polysaccharidique qui n’est pas forcément désirée car participe à l’augmentation de la glycémie, son remplacement par des polysaccharides non digestibles par le consommateur mais digestibles par sa microflore digestive serait d’intérêt.
On peut citer comme exemple de procédé d’extraction de la protéine de pois le brevet EP1400537 caractéristique des procédés d’extraction dits par « voie humide ». Dans ce procédé, la graine est broyée en absence d’eau (procédé dit de « broyage à sec ») afin d’obtenir une farine. Cette farine est ensuite mise en suspension dans de l’eau à température ambiante afin de procéder ensuite aux différentes étapes d’extraction de la protéine. Ce type de procédé sépare par précipitation isoélectrique les protéines appartenant aux sous-groupes des globulines (environ 80% des protéines de pois) et les protéines appartenant au sous-groupe des albumines (environ 20% des protéines de pois). Ces dernières subsistent dans la fraction liquide après récupération du floc majoritairement composé de globulines. Ces albumines sont en solution avec les galactooligosaccharides (GOS) du pois dont la digestion par les humains n’est pas aisée, les sels dont majoritairement du potassium qui peut être nocif à haute doses ainsi que d’autres facteurs antinutritionnels tels que les facteurs anti-trypsiques.
Plusieurs problèmes se devinent aisément comme par exemple les protéines étant séparées en deux fractions obligeant à valoriser deux fractions différentes, ou bien les GOS étant combinées avec les albumines difficilement digérées et nécessitant un post-traitement qui complexifie et rend plus couteux le procédé. Enfin, la présence massive d’amidon dans la fraction enrichie en protéines des concentrats obtenus par voie sèche, par turbo-séparation, est également un désavantage nutritionnel pour certaines formulations.
Une autre alternative en voie humide consiste à remplacer l’étape de précipitation isoélectrique par une étape de filtration membranaire. Cette séparation membranaire va permettre de concentrer dans le rétentat les fractions protéiques de globulines et d’albumines, tout en éliminant une partie des sels et des sucres dans le perméat. L’article «Impact of processing on functional properties of protein products from wrinkled peas» de Fuhrmeister & al., Journal of Food Engineering, Volume 56, Issues 2–3, February 2003, Pages 119-129) décrit un tel procédé et le compare à la précipitation isoélectrique. L’article conclut que le seuil de coupure de 50 KDa est celui à considérer afin d’optimiser le débit de filtration et le rendement de récupération (mais en payant le prix d’une composition protéique du rétentat plus déséquilibrée).
Avant d’alimenter la filtration membranaire, la graine de pois subit classiquement en début de procédé deux types de traitement : soit la graine est broyée telle que comme dans les demandes de brevet US10143226 ou WO2018226689, soit on lui fait subir une étape de trempage comme décrit dans l’article Fuhrmeister cité plus haut.
La Demanderesse est ainsi parvenue après de nombreuses recherches à un nouveau procédé de fabrication permettant de fournir des protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole qui contiennent l’ensemble des protéines dites solubles des légumineuse, préférentiellement de du pois, c’est-à-dire comprenant l’ensemble des globulines et des albumines, en combinant une étape de blanchiment en voie humide et une étape d’ultrafiltration avec un seuil de coupure sélectionné entre 5 KDa et 10 KDa. Lesdites protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole préservent également leurs propriétés fonctionnelles, en particulier les pouvoir gélifiant et émulsifiant, ainsi que leur profil organoleptique.
Ainsi, l’invention a pour objet un procédé de fabrication de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, comprenant les étapes suivantes :
1. Préparation d’une suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées dans une solution aqueuse, ladite préparation s’effectuant en présence d’un traitement thermique ;
2. Elimination d’une fraction insoluble par séparation solide/liquide de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées obtenue lors de l’étape 1) permettant l’obtention d’une fraction enrichie en protéines ;
3. Ultrafiltration de la fraction enrichie en protéines et élimination d’un perméat afin de générer un rétentat
1. Préparation d’une suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées dans une solution aqueuse, ladite préparation s’effectuant en présence d’un traitement thermique ;
2. Elimination d’une fraction insoluble par séparation solide/liquide de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées obtenue lors de l’étape 1) permettant l’obtention d’une fraction enrichie en protéines ;
3. Ultrafiltration de la fraction enrichie en protéines et élimination d’un perméat afin de générer un rétentat
Préférentiellement, les légumineuse, préférentiellement le pois, sont introduites sous forme de graines de légumineuse entières, préférentiellement de pois ou de fèverole, dans la solution aqueuse et l’étape 1 du procédé comprend une étape de broyage humide de la composition aqueuse formée entre les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, et la solution aqueuse afin d’obtenir la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées. De manière préférée, le traitement thermique de l’étape 1 comprend :
a) introduction de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, ou de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées dans une solution aqueuse dont la température est comprise entre 65°C et 90°C afin d’obtenir une composition aqueuse;
b) traitement thermique de la composition aqueuse obtenue lors de l’étape a) formée entre les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, ou les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées et la solution aqueuse à une température comprise entre 40°C et 65°C pendant 1 à 10 min.
a) introduction de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, ou de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées dans une solution aqueuse dont la température est comprise entre 65°C et 90°C afin d’obtenir une composition aqueuse;
b) traitement thermique de la composition aqueuse obtenue lors de l’étape a) formée entre les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, ou les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées et la solution aqueuse à une température comprise entre 40°C et 65°C pendant 1 à 10 min.
De manière préférée, l’ultrafiltration de l’étape 3 est réalisée avec une membrane dont le seuil de coupure est compris entre 5 KDa et 10 KDa.
Un autre objet de l’invention porte sur la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, susceptible d’être obtenue par le procédé de l’invention.
De manière préférée, la composition de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, susceptible d’être obtenue par le procédé de l’invention est caractérisée en ce qu’elle comprend une teneur en protéines comprise entre 70% et 90% exprimé en gramme de protéines sur 100g de matière sèche, lesdites protéines étant constituées d’un mélange globulines et albumines.
De manière préférée, le ratio en poids sec globulines/albumines est compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement entre 75/25 et 85/15.
Un autre objet de l’invention porte également sur l’utilisation de ladite protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, pour la fabrication de produits alimentaires ou de boissons, notamment d’alternatives végétales au lait.
L’invention porte sur un procédé de fabrication de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, comprenant les étapes suivantes :
1. Préparation d’une suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées dans une solution aqueuse, ladite préparation s’effectuant en présence d’un traitement thermique ;
2. Elimination d’une fraction insoluble par séparation solide liquide de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées préparée lors de l’étape 1) permettant l’obtention d’une fraction enrichie en protéines;
3. Ultrafiltration de la fraction enrichie en protéines et élimination d’un perméat afin de générer un rétentat.
1. Préparation d’une suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées dans une solution aqueuse, ladite préparation s’effectuant en présence d’un traitement thermique ;
2. Elimination d’une fraction insoluble par séparation solide liquide de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées préparée lors de l’étape 1) permettant l’obtention d’une fraction enrichie en protéines;
3. Ultrafiltration de la fraction enrichie en protéines et élimination d’un perméat afin de générer un rétentat.
Etape 1.
L’étape 1) comprend l’introduction de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole dans une solution aqueuse. Les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole mis en œuvre dans l’étape 1) auront pu subir au préalable des étapes bien connues de l’homme du métier, telles que notamment un nettoyage (élimination des particules non désirées telles que pierres, insectes morts, résidus de terre, etc.) ou bien encore l’élimination des fibres externes du pois (enveloppe externe cellulosique) par une étape bien connue appelée décocage ou « dehulling ».
Ainsi par « légumineuse » dans l’étape 1), on entend des légumineuses complètes ou des cotylédons de légumineuses, dont l’enveloppe externe a été préférentiellement éliminée. Alternativement, des graines de légumineuse s broyées (c’est-à-dire de la farine de légumineuse) peut être utilisée, ces légumineuses broyées étant généralement obtenus par broyage à sec.
La protéine de légumineuse selon l’invention est choisie parmi le soja, les haricots, le pois, la féverole, le pois chiche, l'arachide, la lentille cultivée, la luzerne cultivée, différents trèfles, les fèves, le caroubier, la réglisse. De préférence, protéine de légumineuse selon l’invention est choisie parmi le pois et la féverole. De préférence encore, protéine de légumineuse selon l’invention est le pois.
Le pois contient environ 27 % en poids de matières protéiques. Le terme « pois » est ici considéré dans son acception la plus large et inclut en particulier toutes les variétés sauvages de « pois lisse » (« smooth pea »), et toutes les variétés mutantes de « pois lisse » et de « pois ridé » (« wrinkled pea »), et ce quelles que soient les utilisations auxquelles on destine généralement lesdites variétés (alimentation humaine, nutrition animale et/ou autres utilisations). La protéine de pois, majoritairement de la globuline de pois, est extraite et valorisée industriellement depuis bon nombre d’années.
Ainsi par « pois » dans l’étape 1), on entend des pois complets ou des cotylédons de pois, dont l’enveloppe externe a été préférentiellement éliminée. Alternativement, des graines de pois broyées (c’est-à-dire de la farine de pois) peut être utilisée, ces pois broyés étant généralement obtenus par broyage à sec.
La solution aqueuse peut être de l’eau pouvant éventuellement comprendre des additifs tels que notamment des composés antimousses ou bactériostatiques.
Le ratio en poids quantité de légumineuse/quantité de solution aqueuse dans l’étape 1) peut notamment être compris entre 0,5 et 2.
De préférence, le ratio en poids quantité de pois/quantité de solution aqueuse dans l’étape 1) peut notamment être compris entre 0,5 et 2.
Selon une variante, le pH de la suspension de l’étape 1) est ajusté entre 8 et 10. Cet ajustement peut se faire par l’ajout d’une base telle que la soude, la chaux ou la potasse, préférentiellement la soude. Selon une autre variante, le pH n’est pas ajusté à cette étape.
Selon un mode préféré, la température de la solution aqueuse est préchauffée entre 65°C et 90°C. Le chauffage peut être réalisé à l’aide de toute installation bien connue de l’homme de l’art telle qu’un échangeur thermique immergé. Préférentiellement, la température est comprise entre 70°C et 80°C, voire 75°C environ.
La suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées est obtenue lors d’une étape 1) en introduisant dans la solution aqueuse, éventuellement préalablement chauffée si le pré-traitement est mis en œuvre, la légumineuse ou les légumineuses broyées.
De manière préférée, le traitement thermique de la composition aqueuse obtenue lors de l’étape 1 est réalisé à une température comprise entre 40°C et 65°C pendant 1 à 10 minutes. La composition aqueuse peut être chauffée ou refroidie pour atteindre cette température. De préférence, la température du traitement thermique est comprise entre 40 et 60°C, voire entre 45 et 55°C. Préférentiellement, le traitement thermique est réalisé pendant 2 à 4 min.
Dans le cas où des graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole (et non de la farine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole déjà broyée) sont utilisés lors de la préparation de la suspense selon l’étape 1), le procédé comprend une étape de broyage humide de la composition aqueuse obtenue entre les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole et la solution aqueuse afin d’obtenir une suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées. Le broyage humide a lieu après ledit traitement thermique. De préférence, le procédé est réalisé à partir de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole et l’étape de broyage humide est réalisée par passage continu à travers un ou plusieurs broyeurs pour obtenir la suspension aqueuse de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole graines de broyées. Le ou les broyeurs peuvent être tout type de broyeur apte à réaliser un broyage humide, tel que des broyeurs humides à billes, des broyeurs humides coniques, des broyeurs humides hélicoïdaux ou bien des broyeurs humides équipés de systèmes rotor/stator. Selon une variante, le broyeur peut être celui utilisé dans les exemples du document WO2019/053387 au nom de la Demanderesse. Dans la variante où le broyeur est de type rotor-stator, ce type de broyeur peut permettre un broyage continu par passage de la composition aqueuse obtenue entre les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole et la solution aqueuse dans ledit broyeur. Selon une sous-variante préférée, le procédé combine deux étapes de coupe (pré-coupe puis coupe) en utilisant différents broyeurs rotor-stator pour chacune de ces coupes. La pré-coupe puis la coupe pouvant être réalisée l’une à la suite de l’autre ou, alternativement la coupe pouvant avoir lieu après avoir pré-coupe puis stockage de la composition aqueuse obtenue entre les graines de légumineuse préférentiellement de pois ou de fèverole et la solution aqueuse traitée. De tels broyeurs sont décrits dans le document WO2019/158589. Optionnellement, il est possible de réaliser pendant cette étape ou en fin de cette étape une dilution avec de l’eau afin de former la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées. Selon une variante, lors du broyage, de l’eau est ajoutée de manière continue ou discontinue pour diluer le mélange. Généralement la matière sèche de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées va de 10 à 30%, par exemple de 15 à 25%.
L’étape 2) du procédé consiste en l’extraction des composants de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées, et en particulier de l’extraction d’une fraction enrichie en protéines par séparation solide liquide de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées. Selon une variante, avant de réaliser le stade de séparation solide-liquide, il est possible de réaliser un stade d’ajustement du pH de la suspension aqueuse graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées. Ainsi la séparation solide-liquide peut avoir lieu après ajustement de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées à un pH allant de 6 à 9, de préférence de 8 à 9, tout préférentiellement de 8,5 à 9. Ce stade d’ajustement du pH peut se faire dans une cuve agitée. Ce stade peut être plus ou moins long, et durer par exemple de 1 à 240 minutes, généralement de 5 à 60 minutes. Pour réaliser l’ajustement du pH, il est possible d’ajouter tout type d’acide et/ou de base, organique ou inorganique ou leurs mélanges. A titre d’exemple d’acide, il est possible d’utiliser l’acide chlorhydrique, l’acide sulfurique, l’acide citrique ou leurs mélanges. A titre d’exemple de base, il est possible de citer la soude, la potasse ou la chaux et leurs mélanges. Cet ajout de base ou d’acide ainsi que la mesure du pH peuvent se faire en ligne. La base et/ou l’acide peuvent être sous forme de solutions aqueuse. Avantageusement, avant cette séparation solide-liquide, la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées est refroidie à une température inférieure à 15°C. Cette température peut notamment aller de 4 à 14°C, par exemple de 10 à 12°C. Cette étape de refroidissement peut être réalisée par les techniques connues, comme par exemple passage de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées à travers un échangeur thermique.
Généralement, la fraction enrichie en protéines est la partie soluble de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole broyées et la fraction riche en amidon et en fibres est la partie insoluble. Il est également possible de séparer plus de deux fractions insolubles, et par exemple récupérer une première fraction insoluble plus riche en amidon et une seconde fraction insoluble plus riche en fibres. Ainsi, selon une variante du procédé une fraction riche en amidon et/ou une fraction riche en fibre est récupérée à partir de la partie insoluble issue de l’étape d’élimination 2).
Par « fraction riche en amidon et fraction riche en fibre », ou « fraction insoluble » on entend généralement une fraction comprenant au moins 50% d’amidon et/ou de fibres. Les méthodes de quantification en amidon et en fibres sont connues de l’homme du métier et des méthodes spécifiques sont indiquées plus loin dans la description. Ces fractions sont récupérées classiquement par les méthodes de séparation connues. La séparation solide-liquide peut notamment être réalisée au moyen d’au moins une étape de séparation avec un décanteur, notamment un décanteur centrifuge, une centrifugeuse ou encore avec des hydrocyclones. Le procédé peut également permettre de récupérer une ou plusieurs fractions enrichies en fibres et/ou en amidon, qui sont éliminées de la suspension, et récupérer la fraction enrichie en protéines utile à la suite du procédé de l’invention.
Etape 3)
Le procédé inclut ensuite une étape d’ultrafiltration de la fraction enrichie en protéines et élimination d’un perméat afin de générer un rétentat enrichi en protéines.
Par « ultrafiltration », on entend la méthode de séparation membranaire, se distinguant de la microfiltration ou de la nanofiltration par la taille des particules en suspension ou en solution qui peuvent passer à travers. Pour l'ultrafiltration cette taille est entre 1 et 100 nanomètres (nm).
De manière préférée, l’ultrafiltration est réalisée avec un seuil de coupure sélectionné entre 5 KDa et 10 KDa (KDa signifiant Kilodaltons). Cette sélection va à l’encontre d’arts antérieurs tels que Fuhrmeister & al. qui prônent l’utilisation de membranes d’un seuil de coupure de 50 KDa car étant le meilleur choix entre rendement et productivité. La sélection d’un seuil de coupure compris entre 5 KDa et 10 KDa permet la rétention de plus d’albumines. Les seuils de coupure pourront donc être de 5 KDa, 6 KDa, 7 KDa, 8 KDa, 9 KDa et 10 KDa, ainsi que l’ensemble des gammes formées par ces valeurs.
De manière préférée, la température de filtration est comprise entre 45°C et 60°C. La température de filtration pourra donc être de 45°C, 46°C, 47°C, 48°C, 49°C, 50°C, 51°C, 52°C, 53°C, 54°C, 55°C, 56°C, 57°C, 58°C, 59°C ou 60°C, ainsi que l’ensemble des gammes formées par ces valeurs.
De manière préférée, la pression transmembranaire sera comprise entre 1 et 5 bars, préférentiellement entre 2 et 4 bars. Les valeurs de pression transmembranaires pourront être de 1 bar, 2 bars, 3 bars ou 4 bars. La pression transmembranaire est un paramètre bien connu de l’homme du métier qui consiste en la différence de pression de part et d’autre de la membrane d’ultrafiltration.
De manière préférée, l’ultrafiltration est réalisée dans un module de filtration tangentielle.
De manière encore plus préférée, l’ultrafiltration est suivie d’une étape de diafiltration. La diafiltration consiste en l’enchainement d’étape successives de concentration du rétentat d’ultrafiltration et d’ajout d’eau visant à augmenter la pureté du rétentat. De manière préférée, la diafiltration sera réalisée afin d’atteindre à minima une richesse en protéines de 70%.
Avantageusement, lorsque l’ultrafiltration est utilisée dans le procédé en combinaison avec le traitement thermique décrit précédemment dans l’étape 1, comme il sera démontré dans la partie exemple, il est obtenu une protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole ayant à minima 70% de protéines et possédant à la fois un pouvoir gélifiant, un pouvoir émulsifiant et un profil organoleptique préservés.
Les étapes 1), 2) et 3) du procédé s’effectuent dans cet ordre. Cependant, d’autres étapes optionnelles peuvent être mises en œuvre entre les étapes 1), 2) et 3), tel qu’un ajustement de pH, si cela s’impose aux yeux de la personne du métier.
A l’issue de l’étape 3), le procédé peut comprendre une étape 4) d’ajustement du pH de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole à un pH allant de 6 à 7,5, généralement de 6,5 à 7,5. Cette étape peut être réalisée par ajout d’une base inorganique ou organique, par exemple par ajout de soude. La remontée du pH se fait généralement par l’ajout d’une solution aqueuse basique.
De manière préférée, le procédé peut ensuite comprendre comprend une étape 5) de traitement thermique additionnelle de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole. Les conditions de température et de temps peuvent largement varier dans cette étape, par exemple aller de 70 à 140°C et durer de 0,1 secondes à plusieurs minutes. Selon une première variante de cette étape de traitement thermique additionnelle, la température va de 70 à 90°C et sa durée va de 0,1 seconde à 30 minutes. Selon une deuxième variante de cette étape de traitement thermique additionnelle, la température va de 90 à 110°C et sa durée va de 0,1 secondes à 5 minutes. Selon une autre variante, cette étape de traitement thermique additionnelle est réalisée à une température allant de 110 à 140°C pendant un temps allant de 0,1 à 30 secondes, préférentiellement de 0,2 à 15 secondes, par exemple de 0,3 à 10 secondes. Cette étape peut avoir pour objectif de fonctionnaliser et/ou d’aseptiser la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole. Pour réaliser cette étape de traitement thermique additionnelle, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole peut être sous forme d’une dispersion aqueuse, présentant préférentiellement une matière sèche allant de 10 à 25%, par exemple de 15 à 20%. Avantageusement, le procédé de l’invention comprend, suite à l’étape de traitement thermique additionnelle, une étape de refroidissement f1) de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole. Selon une variante préférée, cette étape de refroidissement est obtenue par refroidissement rapide (« flash-cooling »). A l’issue de cette étape, la température peut aller de 60 à 100°C, par exemple entre 70 et 90°C. De la même manière, cette étape de refroidissement rapide (« flash-cooling ») est réalisée en appliquant un vide à la dispersion aqueuse de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, le vide appliqué étant déterminé en fonction de la température de refroidissement choisie.
Selon une variante du procédé, il comprend une étape 6a) de cisaillement de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole par exemple par passage de la dispersion aqueuse de protéines dans une pompe haute pression. A titre d’exemple de pompe haute pression, il est possible de citer les pompes haute pression commercialisées par la société Silverson, encore appelées mélangeur à haut cisaillement (« high shear mixer »), par exemple de ceux la gamme UHS. De préférence, l’étape de cisaillement est réalisée par une pompe haute pression.
L’étape de cisaillement peut avoir lieu avant ou après les étapes de traitement thermique et/ou de remontée du pH.
Selon une autre variante, le procédé comprend alternativement une étape 6b) d’homogénéisation de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole.
Pour réaliser cette étape d’homogénéisation, il est possible d’utiliser tout type d’homogénéisateur. Selon l’invention, on entend un équipement comprenant une pompe haute pression et une tête d’homogénéisation dans lequel l’équipement est conçu de manière à ce que le produit à homogénéiser passe sous pression à travers cette tête d’homogénéisation. Une tête d’homogénéisation consiste en un orifice réduit comprenant généralement un siège, d’un clapet et d’un anneau de choc. Le passage de la dispersion aqueuse de protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole à travers l’homogénéisateur peut ainsi permettre l’homogénéisation de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole. L’homogénéisation peut être une homogénéisation basse pression, une homogénéisation haute pression ou encore une homogénéisation ultra haute pression. La pression d’homogénéisation peut varier largement et aller, selon la technique d’homogénéisation utilisée, de 1 à 1000 bar, par exemple de 20 à 800 bar. Selon une variante, la pression d’homogénéisation va de 20 à 200 bar, par exemple de 50 à 150 bar. Selon une autre variante, la pression d’homogénéisation va de 200 à 800 bar, par exemple de 300 à 800 bar. Selon une variante, l’homogénéisation est une homogénéisation simple effet. Selon une autre variante, l’homogénéisation est une homogénéisation multiple effet, par exemple une homogénéisation double effet. Les homogénéisateurs qui peuvent être utilisés sont commercialisés par exemple par la société GEA ou Tetra Pak.
L’étape d’homogénéisation peut avoir lieu avant ou après les étapes de traitement thermique et/ou de remontée du pH.
Le procédé selon l’invention peut également comprendre une étape 7) de séchage de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole. Généralement, cette étape de séchage est réalisée de manière à atteindre un taux de matière sèche supérieur à 80%, préférentiellement supérieur à 90%, tout préférentiellement supérieur à 94% en poids de matière sèche par rapport au poids de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole. On utilise pour ce faire toute technique bien connue de l’homme du métier comme par exemple la lyophilisation, le séchage par flash drying ou sur tambour sécheur ou bien encore l’atomisation. Le procédé peut également comprendre une étape de broyage ou de micronisation. L’atomisation est la technologie préférée, en particulier l’atomisation à multiple effet. La protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole peut se présenter sous forme de poudre présentant une taille de particules d50, pouvant varier largement, par exemple de 10 à 500µm, généralement de 50 à 150 µm.
Par « D50 », on entend dans la présente invention la taille de particules mesurée en micromètres séparant en deux populations en nombre contenant respectivement 50% et 50% de l’ensemble des particules totale de la composition protéique.
Pour effectuer cette mesure du d50, on utilise préférentiellement un granulomètre laser, encore plus préférentiellement le Mastersizer 2000 de la société Malvern. Les paramètres utilisés sont les suivants : Utilisation en voie liquide, dispersion dans de l’alcool éthylique ; Indice de réfraction : 1,52 ; Indice d'absorption : 0,1 ; pas d’utilisation d’ultrasons.
Les étapes 1) à 7) du procédé peuvent s’effectuer dans cet ordre précis mais, selon les besoins de la personne du métier, d’autres étapes optionnelles peuvent être mises en œuvre, tel qu’un ajustement de pH.
Un autre objet de l’invention porte sur une protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole susceptible d’être obtenue par le procédé de l’invention.
Un autre objet de l’invention porte sur une composition de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole caractérisée en ce qu’elle comprend une teneur en protéines comprise entre 70% et 90% exprimée en gramme de protéines sur 100g de matière sèche, lesdites protéines étant constituées d’un mélange globulines et albumines.
Par « composition de protéine de légumineuse», on entend une composition qui comprend principalement, mais pas exclusivement, des protéines de légumineuse. Une telle composition peut présenter des impuretés résiduelles comme, par exemple, des minéraux, des sucres, etc.
Le terme « légumineuse » est considéré ici comme la famille de plantes dicotylédones de l'ordre des Fabales. C'est l'une des plus importantes familles de plantes à fleurs, la troisième après les Orchidaceae et les Asteraceae par le nombre d'espèces. Elle compte environ 765 genres regroupant plus de 19 500 espèces. Plusieurs légumineuses sont d'importantes plantes cultivées parmi lesquelles le soja, les haricots, les pois, la féverole, le pois chiche, l'arachide, la lentille cultivée, la luzerne cultivée, différents trèfles, les fèves, le caroubier, la réglisse.
Le terme « pois » doit se comprendre dans la présente demande comme toutes les variétés sauvages de « pois lisse » (« smooth pea »), et toutes les variétés mutantes de « pois lisse » et de « pois ridé » (« wrinkled pea »). Le terme « pois » étant ici considéré dans son acception la plus large et incluant en particulier toutes les variétés de « pois lisse » (« smooth pea ») et « de pois ridés » (« wrinkled pea »), et toutes les variétés mutantes de « pois lisse » et de « pois ridé » et ce, quelles que soient les utilisations auxquelles on destine généralement lesdites variétés (alimentation humaine, nutrition animale et/ou autres utilisations). Le terme « pois » dans la présente demande inclut les variétés de pois appartenant au genrePisumet plus particulièrement aux espècessativumetaestivum. Lesdites variétés mutantes sont notamment celles dénommées « mutants r », « mutants rb », « mutants rug 3 », « mutants rug 4 », « mutants rug 5 » et « mutants lam » tels que décrits dans l’article de C-L HEYDLEYet al.intitulé « Developing novel pea starches » Proceedings of the Symposium of the Industrial Biochemistry and Biotechnology Group of the Biochemical Society, 1996, pp. 77-87.
Le terme « protéine » doit se comprendre dans la présente demande comme les macromolécules formées d'une ou de plusieurs chaînes polypeptidiques constituées de l'enchaînement de résidus d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. Dans le cadre particulier des protéines de pois, la présente invention concerne plus particulièrement les globulines (environ 50-60% en poids des protéines du pois) et les albumines (20-25% en poids des protéines du pois).
Par « globulines », on entend au sens de la présente invention les protéines solubles dans les solutions salines neutres. Les globulines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole se subdivisent principalement en trois sous-familles : les légumines, les vicilines et les convicilines.
Par « albumine », on entend au sens de la présente invention les protéines solubles dans l’eau pure. Les albumines de pois, présentes dans les protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole à hauteur d’environ 20%, se subdivisent principalement en deux familles baptisées PA1 et PA2. Les albumines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole se subdivisent principalement en deux familles baptisées PA1 et PA2.
Généralement, la teneur en poids en protéine de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole selon l’invention est comprise entre 70% et 90% exprimé en gramme de protéines sur 100g de matière sèche. La teneur en protéine est la teneur N6,25, calculée par la méthode Dumas. La teneur en protéine est comprise entre 71% et 90%, comprenant 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81% 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89 ou 90%.
Elle comprend bien évidemment généralement d’autres constituants minoritaires autres que les protéines, tels que de l’amidon, des lipides, des fibres, et/ou des sucres. Généralement, la teneur totale en amidon dans la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole produite selon la méthode de l’invention va de 0 à 20%, par exemple de 0 à 1%, notamment de 0,5 à 5%. Cette teneur totale en amidon peut être mesurée à l’aide de la méthode AOAC 996.11. Généralement, la teneur totale en lipides va de 0 à 15%, par exemple de 1 à 10%. La teneur totale en lipides peut être déterminée par la méthode AOAC 996.06 en hydrolyse acide.
De manière préférée, le ratio en poids sec globulines/albumines est compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement entre 75/25 et 85/15.
De manière préférée, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole selon l’invention possède un degré d’hydrolyse, ou DH, est inférieur à 20, préférentiellement inférieur à 18, encore plus préférentiellement inférieur à 15. Le DH sera donc de 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19% ou 20%. Ainsi que l’ensemble des gammes constituées avec ces valeurs.
Par « degré d’hydrolyse » on entend dans la présente invention le rapport en pourcentage entre la quantité de fonctions amines (ou carboxyliques) des acides aminés libres sur la quantité totale, incluant les fonctions libres et celles engagées dans une liaison peptidique (liaison chimique caractéristique des protéines résultant de l’association d’une fonction carboxylique d’un premier acide aminé et d’une fonction amine d’un second). Pour une composition protéique constituée par l’enchainement de tous ses acides aminés et donc présentant seulement une fonction amine et une fonction carboxylique libres, ce degré d’hydrolyse sera de 0%. A l’inverse, pour une composition de protéines dont les mêmes acides aminés seront tous dits « libres » c’est-à-dire dont leurs deux fonctions amines et carboxyliques ne sont pas impliquées dans des liaisons peptidiques, ce degré d’hydrolyse sera de 100%.
Il existe plusieurs méthodes afin de quantifier le degré d’hydrolyse. Elles consistent toutes majoritairement par le dosage colorimétrique des fonctions amines (ou carboxyliques) libres, puis la réalisation d’une hydrolyse visant à détruire l’intégralité des liaisons peptidiques et enfin d’un dosage colorimétrique des fonctions amines (ou carboxyliques) totales. Le pourcentage calculé entre les amines (ou carboxyliques) libres par rapports aux totales donne le degré d’hydrolyse. Toute méthode bien connue pourra être utilisée telles que la méthode dite TNBS ou la méthode OPA. Dans la présente invention, la méthode OPA est préférée dont un mode opératoire de mesure est décrit ci-dessous :
On détermine tout d’abord la teneur en azote aminé (NH2libre) sur l’échantillon de protéines selon l’invention avec le kit MEGAZYME (référence K-PANOPA). La teneur en azote protéique (azote total) de l’échantillon est également déterminée. Il est possible alors de calculer le degré d’hydrolyse.
Détermination de la teneur en azote aminé :
Les groupes « azote aminé » des acides aminés libres de l’échantillon réagissent avec le N-acétyl-L-cystéine et l’OPhthaldialdéhyde (OPA) pour former des dérivés d’isoindole.
La quantité de dérivé d’isoindole formée au cours de cette réaction est stœchiométrique avec la quantité d’azote aminé libre. C’est le dérivé d’isoindole qui est mesuré par l’augmentation de l’absorbance à 340 nm.
Dans un bécher de 100 mL, une prise d’essai P* est introduite exactement pesée, de l’échantillon à analyser. Cette prise d’essai sera de 0,5 à 5,0 g en fonction de la teneur en azote aminé de l’échantillon. On ajoute environ 50 mL d’eau distillée, on homogénéise et on transvase dans une fiole jaugée de 100 mL. On ajoute 5 mL de dodécyle sulfate de sodium (SDS) à 20% et on complète avec de l’eau distillée pour atteindre un volume de 100 mL. On agite pendant 15 minutes avec un agitateur magnétique à 1000 rpm. On prépare une solution n°1 en dissolvant un comprimé du flacon 1 du kit Megazyme dans 3 mL d’eau distillée et on agite jusqu'à dissolution complète. Il faut prévoir un comprimé par essai. La solution n°1 est préparée extemporanément.
On prépare un blanc, un standard et un échantillon directement dans les cuves du spectrophotomètre dans les conditions suivantes :
- blanc : introduire 3,00 ml de la solution n°1 et 50 μl d’eau distillée
- standard : introduire 3,00 ml de la solution n°1 et 50 μl du flacon 3 du kit Megazyme
- échantillon : introduire 3,00 ml de la solution n°1 et 50 μl de la préparation de l’échantillon.
- blanc : introduire 3,00 ml de la solution n°1 et 50 μl d’eau distillée
- standard : introduire 3,00 ml de la solution n°1 et 50 μl du flacon 3 du kit Megazyme
- échantillon : introduire 3,00 ml de la solution n°1 et 50 μl de la préparation de l’échantillon.
Le contenu de chaque cuve est mélangé et la mesure d’absorbance (A1) des solutions est lue après 2 mn environ au spectrophotomètre à 340 nm (spectrophotomètre équipé de cuves de 1,0 cm de trajet optique, pouvant mesurer à une longueur d’onde de 340 nm, et vérifié selon le mode opératoire décrit dans le manuel technique du constructeur qui s’y rapporte).
On amorce ensuite les réactions immédiatement en ajoutant 100 μl de la solution n°2 qui correspond à la solution d’OPA du flacon 2 du kit Megazyme dans chaque cuve de spectrophotomètre.
On mélange le contenu de chaque cuve et on les place environ 20 minutes dans l’obscurité.
On lit ensuite la mesure d’absorbance A2 du blanc, du standard et de l’échantillon au spectrophotomètre à 340 nm.
La teneur en azote aminé libre, exprimée en pourcentage en poids par rapport au poids du produit, est donnée par la formule suivante :
où :
ΔAech =Aech2 – Aech1
ΔAblc =Ablc2 – Ablc1
Aech2 = absorbance de l’échantillon après ajout de la solution n°2
Aech1 = absorbance de l’échantillon après ajout de la solution n°1
Ablc2 = absorbance du blanc après ajout de la solution n°2
Ablc1 = absorbance du blanc après ajout de la solution n°1
V = volume de la fiole
m = masse de la prise d’essai en g
6803 = coefficient d’extinction du dérivé d’isoindole à 340 nm (en L.mol-1.cm-1).
14,01 = masse molaire de l’azote (en g.mol-1)
3,15 = volume final dans la cuve (en mL)
0,05 = prise d’essai dans la cuve (en mL)
ΔAech =Aech2 – Aech1
ΔAblc =Ablc2 – Ablc1
Aech2 = absorbance de l’échantillon après ajout de la solution n°2
Aech1 = absorbance de l’échantillon après ajout de la solution n°1
Ablc2 = absorbance du blanc après ajout de la solution n°2
Ablc1 = absorbance du blanc après ajout de la solution n°1
V = volume de la fiole
m = masse de la prise d’essai en g
6803 = coefficient d’extinction du dérivé d’isoindole à 340 nm (en L.mol-1.cm-1).
14,01 = masse molaire de l’azote (en g.mol-1)
3,15 = volume final dans la cuve (en mL)
0,05 = prise d’essai dans la cuve (en mL)
Détermination de la teneur en azote protéique :
La teneur d’azote protéique est déterminée selon la méthode de DUMAS selon la norme ISO 16634 - 2016. Elle est exprimée en pourcentage en poids par rapport au poids du produit.
Calcul du degré d’hydrolyse
Le degré d’hydrolyse (DH) est calculé avec la formule suivante :
Selon un mode de réalisation, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole séchée présente une solubilité à pH 4 et pH 7 allant de 10 à 99%. La solubilité peut présenter tous les montants intermédiaires (c’est-à-dire 11 %, 12 %, 13 %... 97 %, 98 %, 99 %) et l’Homme du métier saura sur la base des indications de procédé indiquées ci-dessus et dans la partie Exemples modifier les paramètres du procédé dans les gammes indiquées afin de parvenir à la solubilité désirée. Avantageusement, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole séchée présente une solubilité à pH 4 et Ph 7 allant de 5 à 100%, notamment de 20 à 50% et plus préférentiellement, de 20 à 35%. La solubilité pouvant être de 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49% ou 50%.
Solubilité : Test A
En ce qui concerne la solubilité, elle est déterminée selon la méthode du TEST A décrit ci-dessous :
Mesure de la solubilité dans l’eau
Cette mesure est basée sur la dilution de l’échantillon dans de l’eau distillée, sa centrifugation et l’analyse du surnageant.
Mesure de la solubilité dans l’eau
Cette mesure est basée sur la dilution de l’échantillon dans de l’eau distillée, sa centrifugation et l’analyse du surnageant.
Mode opératoire :
Dans un bécher de 400 ml, introduire 150 g d’eau distillée à une température de 20°C +/- 2°C, mélanger avec un barreau magnétique et ajouter précisément 5 g de l’échantillon à tester.
Ajuster ou non le pH à la valeur souhaitée avec NaOH u HCl 0,1 N (pH 7).
Compléter le contenu en eau à 200 g.
Mélanger pendant 30 minutes à 1000 rpm et centrifuger pendant 15 minutes à 3000 g.
Collecter 25 g du surnageant.
Introduire dans un cristallisoir préalablement séché et taré.
Placer dans une étuve à 103°C +/- 2°C pendant 1 heure.
Placer ensuite dans un dessiccateur (avec agent déshydratant) pour refroidir à température ambiante et peser.
Dans un bécher de 400 ml, introduire 150 g d’eau distillée à une température de 20°C +/- 2°C, mélanger avec un barreau magnétique et ajouter précisément 5 g de l’échantillon à tester.
Ajuster ou non le pH à la valeur souhaitée avec NaOH u HCl 0,1 N (pH 7).
Compléter le contenu en eau à 200 g.
Mélanger pendant 30 minutes à 1000 rpm et centrifuger pendant 15 minutes à 3000 g.
Collecter 25 g du surnageant.
Introduire dans un cristallisoir préalablement séché et taré.
Placer dans une étuve à 103°C +/- 2°C pendant 1 heure.
Placer ensuite dans un dessiccateur (avec agent déshydratant) pour refroidir à température ambiante et peser.
Le contenu en matières sèches solubles, exprimé en % en poids, est donné par la formule suivante :
Où :
- P = poids, en g, de l’échantillon = 5 g
- m1 = poids, en g, du cristallisoir après séchage
- m2 = poids, en g, du cristallisoir vide
- P1 = poids, en g, de l’échantillon collecté = 25 g
- P = poids, en g, de l’échantillon = 5 g
- m1 = poids, en g, du cristallisoir après séchage
- m2 = poids, en g, du cristallisoir vide
- P1 = poids, en g, de l’échantillon collecté = 25 g
Selon un mode de réalisation, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole séchée peut présenter un pouvoir gélifiant. Ce pouvoir gélifiant mesuré selon le test B peut aller de 1 à 200 Pa, préférentiellement de 120Pa à 180Pa, encore plus préférentiellement entre 130Pa et 170Pa.
Pouvoir gélifiant : Test B
Par « pouvoir gélifiant », on entend la propriété fonctionnelle consistant en la capacité d’une composition protéique à former un gel ou un réseau, faisant augmenter la viscosité et faisant générer un état de la matière intermédiaire entre les états liquides et solides. Il est également possible d’utiliser le terme « force de gel ». Pour quantifier ce pouvoir gélifiant, il est donc nécessaire de générer ce réseau et d’évaluer sa force. Pour effectuer cette quantification, dans la présente invention, on utilise le test B dont la description est la suivante :
1) Solubilisation à 60°C+/- 2°C de la composition protéique testée dans de l’eau titrant 15% +/- 2% en matière sèche et à pH 7;
2) Agitation pendant 5 min à 60°C +/- 2°C;
3) Refroidissement à 20°C +/- 2°C et agitation durant 24 heures à 350 tr/min;
4) Mise en œuvre de la suspension dans un rhéomètre à contrainte imposée équipé avec un cylindre concentrique;
5) Mesure des modules élastiques G’ et modules visqueux G’’ en appliquant un profil de température suivant:
a. Phase 1: Mesure du paramètre G’1 après stabilisation à 20°C +/- 2°C et chauffage d’une température de 20°C +/- 2°C à une température de 80°C +/- 2°C en 10 minutes;
b. Phase 2: stabilisation à une température de 80°C +/- 2°C pendant 110 minutes; c. Phase 3: refroidissement d’une température de 80°C +/- 2°C à une température de 20°C +/- 2°C en 30 min et mesure de G’2 après stabilisation à 20°C +/- 2°C ;
6) Calcul du pouvoir gélifiant égal à G’2 – G’1.
1) Solubilisation à 60°C+/- 2°C de la composition protéique testée dans de l’eau titrant 15% +/- 2% en matière sèche et à pH 7;
2) Agitation pendant 5 min à 60°C +/- 2°C;
3) Refroidissement à 20°C +/- 2°C et agitation durant 24 heures à 350 tr/min;
4) Mise en œuvre de la suspension dans un rhéomètre à contrainte imposée équipé avec un cylindre concentrique;
5) Mesure des modules élastiques G’ et modules visqueux G’’ en appliquant un profil de température suivant:
a. Phase 1: Mesure du paramètre G’1 après stabilisation à 20°C +/- 2°C et chauffage d’une température de 20°C +/- 2°C à une température de 80°C +/- 2°C en 10 minutes;
b. Phase 2: stabilisation à une température de 80°C +/- 2°C pendant 110 minutes; c. Phase 3: refroidissement d’une température de 80°C +/- 2°C à une température de 20°C +/- 2°C en 30 min et mesure de G’2 après stabilisation à 20°C +/- 2°C ;
6) Calcul du pouvoir gélifiant égal à G’2 – G’1.
De manière préférée, les rhéomètres à contrainte imposée sont choisis parmi les modèles DHR 2 (TA, instruments) et MCR 301 (Anton Paar), avec un mobile de type cylindre concentrique. Ils possèdent un système de régulation de température à effet Peltier. Afin d’éviter les problèmes d’évaporation à haute température, de l’huile de paraffine est ajoutée sur les échantillons.
Un « rhéomètre » au sens de l’invention est un appareil de laboratoire capable de faire des mesures relatives à la rhéologie d’un fluide ou d’un gel. Il applique une force à l’échantillon. Généralement de faible dimension caractéristique (très faible inertie mécanique du rotor), il permet d’étudier fondamentalement les propriétés mécaniques d’un liquide, d’un gel, d’une suspension, d’une pâte, etc., en réponse à une force appliquée.
Les modèles dits « à contrainte imposée » permettent, en appliquant une sollicitation sinusoïdale (mode oscillation), de déterminer les grandeurs viscoélastiques intrinsèques de la matière, qui dépendent notamment du temps (ou de la vitesse angulaire ω) et de la température. En particulier, ce type de rhéomètre permet d’accéder au module complexe G*, permettant lui-même d’avoir accès aux modules G' ou partie élastique et G'' ou partie visqueuse ;
Les trois premières étapes consistent en une remise en suspension de la protéine dans de l’eau, dans des conditions précises permettant de maximiser la mesure postérieure.
L’eau choisie est préférentiellement de l’eau osmosée, mais il est également possible d’utiliser de l’eau potable.
Sa température est de 60°C+/- 2°C lors de la remise en suspension initiale (1ère et 2ème étapes) puis de 20°C+/- 2°C après solubilisation pendant 24h et refroidissement avant mesure (3ème étape). D’une manière générale et sauf indication contraire, lorsqu’une température est donnée dans la présente description, elle comprend toujours une variation de +/- 2°C, par exemple 20°C +/- 2°C ou 80°C +/- 2°C.
On ajoute une quantité définie de protéine dans ladite eau afin d’obtenir une suspension titrant 15% +/- 2% en matière sèche. Pour ce faire, on utilise le matériel bien connu de l’homme du métier tel que béchers, barreaux magnétiques. Agiter un volume de 50mL pendant minimum 10h à 350 tr/min à température ambiante. D’une manière générale et sauf indication contraire, les teneurs en matières sèches données dans la présente description comprennent toujours une variation de +/- 2%, par exemple 15% +/- 2%. Le pH est ajusté à 7 +/- 0,5 à l’aide d’un pHmètre et de réactifs acido-basiques, comme bien connu dans l’art antérieur.
La quatrième étape consiste à introduire l’échantillon dans le rhéomètre en couvrant celui-ci avec une fine couche d’huile afin de limiter l’évaporation.
On applique alors lors de la cinquième étape un barème de température suivant : a. Phase 1 : chauffage d’une température de 20°C +/- 2°C à une température de 80°C +/- 2°C en 10 minutes ; b. Phase 2 : stabilisation à une température de 80°C +/- 2°C pendant 110 minutes ; c. Phase 3 : refroidissement d’une température de 80°C +/- 2°C à une température de 20°C +/- 2°C en 30 min.
La mesure du paramètre G’ est effectuée en continu pendant ce barème et est enregistrée.
La sixième et dernière étape du test B consiste en l’exploitation de l’enregistrement. On extrait deux valeurs : G’1 = valeur de G’ en début de phase 1 après stabilisation à 20°C +/- 2°C et G’2 = valeur de G’ en fin de phase 3 après stabilisation à 20°C +/- 2°C.
Le pouvoir gélifiant est égal à G’2 – G’1.
Selon une variante optionnelle, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole est une protéine modifiée enzymatiquement. Par protéine modifiée enzymatiquement, l’Homme du métier entend une protéine dont la structure protéique a été volontairement modifiée par l’ajout à la protéine d’au moins une enzyme susceptible de modifier la structure protéique. Cette enzyme peut être choisie parmi les protéases, les peptidases, les enzymes de déamidation, par exemple celles de type E.C. 3.5.1 comme la glutaminase ou de désimination, par exemple celles de type E.C. 3.5.3 comme la peptidylarginine deiminase. Ces enzymes de modification des protéines sont connues pour modifier les propriétés physicochimiques et/ou organoleptiques de la protéine. Par exemple, il est connu du document WO2019/233920 A1 que la peptidylarginine deiminase permet de réduire l’astringence, notamment l’astringence de la protéine de colza. Dans le cas où le procédé comprend une protéolyse de la fraction enrichie en protéines, celle-ci peut permettre de modifier le degré d’hydrolyse (DH) de la protéine. De préférence, le degré d’hydrolyse est inférieur à 15 %, avantageusement inférieur à 10 %, de préférence inférieur à 6 %, par exemple entre 3 et 5 %. L’Homme du métier saura adapter les conditions de protéolyse enzymatique, voire ne réalisera pas une telle étape afin d’obtenir le DH désiré. Selon une variante préférée de l’invention, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole n’est pas modifiée enzymatiquement par déamination. Selon une autre variante préférée de l’invention, la protéine n’est pas modifiée enzymatiquement. Un avantage de l’invention est qu’il est possible de modifier les propriétés organoleptiques de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, et notamment de lui conférer un univers aromatique lacté, ceci sans même besoin de modifier enzymatiquement la protéine. L’invention permet donc de fournir selon un mode de réalisation des protéines de structure primaire non modifiée.
Selon un mode de réalisation, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole séchée peut présenter une capacité émulsifiante. Cette capacité émulsifiante mesurée selon le test C peut aller de 60 à 240 mL huile/g, préférentiellement de 80 à 200 mL huile/g, encore plus préférentiellement entre 80 et 170 mL huile/g.
Afin de réaliser la mesure du taux de cendres, la personne du métier utilisera toute méthode bien connue dans le domaine. De manière préférée, la personne du métier procédera de la manière suivante :
- Peser un pois P1 d’échantillon
- Placer l’échantillon 24h dans une étuve à 550°c
- Peser le nouveau poids d’échantillon P2
- Taux de cendres = (P2/P1)*100.
- Peser un pois P1 d’échantillon
- Placer l’échantillon 24h dans une étuve à 550°c
- Peser le nouveau poids d’échantillon P2
- Taux de cendres = (P2/P1)*100.
Afin de mesurer la capacité émulsifiante (mL/huile par g), la personne du métier utilisera toute méthode bien connue dans le domaine. De manière préférée, la personne du métier procédera de la manière suivante selon le test C:
1. 0,2g d’échantillon du produit est dispersé dans 20ml d’eau
2. La solution est homogénéisée avec un appareil Ultraturax IKA T25 pendant 30 sec à une vitesse de 9500 rpm
3. Ajout de 20ml d’huile sous homogénéisation dans les mêmes conditions que l’étape 2 précédente.
4. Centrifugation 5 minutes à 3100g
a. Si on obtient une bonne émulsion (pas de déphasage après 10 secondes), on recommence le test au point 1 en augmentant les quantités d’eau et d’huile maïs de 50%.
b. Si on obtient une mauvaise émulsion (déphasage rapide), on recommence le test au point 1 en diminuant les quantités d’eau et d’huile maïs de 50%.
5. La quantité maximale d’huile (Qmax en ml) pouvant être émulsifiée est ainsi déterminée de manière itérative.
6. La capacité émulsifiante est donc la quantité maximale d’huile de maïs pouvant être émulsifiée par grammes de produit.
1. 0,2g d’échantillon du produit est dispersé dans 20ml d’eau
2. La solution est homogénéisée avec un appareil Ultraturax IKA T25 pendant 30 sec à une vitesse de 9500 rpm
3. Ajout de 20ml d’huile sous homogénéisation dans les mêmes conditions que l’étape 2 précédente.
4. Centrifugation 5 minutes à 3100g
a. Si on obtient une bonne émulsion (pas de déphasage après 10 secondes), on recommence le test au point 1 en augmentant les quantités d’eau et d’huile maïs de 50%.
b. Si on obtient une mauvaise émulsion (déphasage rapide), on recommence le test au point 1 en diminuant les quantités d’eau et d’huile maïs de 50%.
5. La quantité maximale d’huile (Qmax en ml) pouvant être émulsifiée est ainsi déterminée de manière itérative.
6. La capacité émulsifiante est donc la quantité maximale d’huile de maïs pouvant être émulsifiée par grammes de produit.
Capacité émulsifiante = (Qmax / 0,2)*100
Utilisation de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole
L’invention a également pour objet l’utilisation de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention pour la fabrication de produits alimentaires ou de boissons, notamment d’alternatives végétales au lait.
D’une manière générale, la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention peut être utilisée dans des produits alimentaires et des boissons qui peuvent en inclure dans une quantité allant jusqu’à 100% en poids par rapport au poids sec total du produit alimentaire ou de boisson, par exemple en une quantité allant d’environ 1 % en poids à environ 80 % en poids par rapport au poids sec total du produit alimentaire ou de boisson. Tous les montants intermédiaires (c’est-à-dire 2 %, 3 %, 4 %... 77 %, 78 %, 79 % en poids par rapport au poids total du produit alimentaire ou de boisson) peuvent être utilisés, de même que toutes les fourchettes intermédiaires fondées sur ces quantités. Ces produits alimentaires et boissons peuvent être adaptés à des populations végétariennes ou véganes.
Un usage particulièrement intéressant de la protéine de l’invention concerne son utilisation dans les boissons qui présentent un goût plus agréable que celles obtenues à partir d’autres protéines de légumineuse du commerce. La protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention peut avantageusement être utilisée pour la fabrication de boissons, en particulier d’alternatives au lait, ou autrement dit de succédanés de lait. Par ailleurs, du fait de la note aromatique lactée due à l’ingrédient, ces boissons peuvent en outre présenter une note aromatique plus lactée qu’une boisson ne comprenant pas ladite protéine, ce qui est un avantage indéniable pour la fabrication d’alternatives végétales au lait. Outre une amélioration de l’aromatique, il est également possible selon l’invention d’obtenir une texture plus nappante en bouche (effet « mouthfeel ») que lorsque d’autres protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole sont utilisées, ce qui est avantage pour les boissons, et notamment pour les alternatives végétales au lait car les laits animaux présentent généralement une texture nappante également.
Dans les boissons, la teneur en protéine dans ces produits peut varier largement et peut être également une boisson riche en protéine (« high protein drink »). La quantité en protéine peut aller par exemple de 1 à 12% en masse sèche par rapport à la masse totale de la boisson, notamment de 3 à 10% par rapport à la masse totale de la boisson. Les boissons peuvent être de tout type et incluent les alternatives végétales au lait ou succédanés de lait, y compris les laits type « barista » ou encore les « coffee creamer ». Il peut également s’agir d’autres boissons, acides ou non, prêtes à boire telles que les boissons gazeuses (y compris, mais sans s’y limiter, les soft drinks gazeux), les boissons non gazeuses (y compris, mais sans s’y limiter, les soft drinks non gazeux tels que les eaux aromatisées, les jus de fruits et le thé sucré ou non sucré ou les boissons à base de café), les boissons alcoolisées telles que les bières ou les alcools forts, les smoothies, les concentrés de boissons (y compris, mais sans s’y limiter, les concentrés et sirops liquides ainsi que les « concentrés » non liquides, tels que les préparations lyophilisées et/ou en poudre ou « powder mixes »). A noter que dans les boissons, on utilise généralement des arômes ou des agents masquants pour réduire la note aromatique pois ou l’arrière-goût amer de la protéine ou encore parfumer la boisson. Un des avantages de la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention est que son utilisation en lieu et place des protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole classiques rend possible la réduction de cette quantité en arôme ou agent masquant, voire permet de supprimer totalement ces constituants de la boisson, tout en gardant pour la boisson un goût très satisfaisant. Les boissons peuvent également comprendre des hydrocolloïdes ; toutefois, comme la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois permet d’apporter une texture plus nappante, il est possible de réduire voire de supprimer la teneur en agents hydrocolloïdes tout en gardant une texture nappante en bouche.
Les produits alimentaires qui peuvent être concernés comprennent les produits de boulangerie tels que les produits panifiables (y compris, mais sans s’y limiter, les pains au levain et sans levain, les pains de mie, les pains à la levure et les pains sans levure tels que les pains au bicarbonate de soude), les pains comprenant tous les types de farine de blé, les pains comprenant tous les types de farine autres que celles de blé (comme les farines de pommes de terre, de riz, d’orge, d’épeautre et de seigle), les pains sans gluten; les mélanges pour la préparation desdits produits panifiables; les produits de boulangerie sucrés (y compris, mais sans s’y limiter, les petits pains, les gâteaux, les tartes, les pâtisseries, les gaufres, les crêpes, les muffins, les pancakes, et les biscuits); les mélanges pour la préparation desdits produits boulangerie sucrés; les garnitures à tarte et autres garnitures sucrées (y compris, mais sans s’y limiter, les garnitures à tarte aux fruits et les garnitures à tarte aux noix telles que les garnitures à tarte aux noix de pécan, ainsi que les garnitures pour biscuits, gâteaux, pâtisseries, produits de confiserie et autres, tels que les garnitures à la crème); les barres-collations (y compris, mais sans s’y limiter, les barres énergétiques, de céréales, de noix, et/ou de fruits).
Il peut également s’agir de desserts gélifiés comme les crèmes desserts ou les flans et puddings. Un autre type de dessert peut également être les desserts congelés (y compris, mais sans s’y limiter, les desserts laitiers congelés tels que la crème glacée - y compris la crème glacée ordinaire, la crème glacée molle et tous les autres types de crème glacée - et les desserts non laitiers congelés tels que la crème glacée non laitière, le sorbet et autres).
D’autres produits classiquement préparés à partir de lait animal peuvent également comprendre la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention pour former des succédanés. Il peut s’agir de produits acidifiés et/ou ou fermentés avec des ferments, par exemples des ferments lactiques, véganes ou mésophiles. Il peut s’agir de yaourts (y compris, mais sans s’y limiter, les yaourts gras, à teneur réduite en gras et sans gras, ces yaourts pouvant être exempts de protéines de lait et sans lactose). Le terme « yaourts » inclue également les fromages blancs et les petits suisses. Il peut également s’agir de succédanés de fromages tels que les fromages tartinables, fondus, à pâte pressée cuite et non cuite, à pâte molle, à pâte filée, les pâtes persillées ; il peut s’agir d’emmental, fromage en ficelle, ricotta, provolone, parmesan, munster, mozzarella, monterey jack, manchego, bleu, fontina, feta, edam, double Gloucester, camembert, cheddar, brie, asiago et Havarti. Il peut également s’agir d’autres produits tels que les beurres végétaux ou encore la crème fraîche.
D’autres produits pouvant inclure la protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention sont également les sauces telles que les vinaigrettes ou les sauces à base de mayonnaise ou de ketchup ou les sirops.
Également, les protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention peuvent être incorporées dans les produits de confiserie (y compris, mais sans s’y limiter, les bonbons gélifiés, les bonbons mous, les bonbons durs, les chocolats, les caramels et les gommes) ; les céréales de petit-déjeuner sucrées et non sucrées (y compris, mais sans s’y limiter, les céréales extrudées, les céréales en flocons et les céréales soufflées) ; et des compositions d’enrobage de céréales pour la préparation de céréales pour petit-déjeuner. Il peut également s’agir de préparations à tartiner sucrées (y compris, mais sans s’y limiter, les gelées, les confitures, les beurres de noix tels que le beurre de cacahuètes, les pâtes à tartiner et autres produits tartinables).
Les protéines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole de l’invention peuvent également être utilisées en support ou en encapsulation d’arôme.
D’autres types d’aliments et de boissons non mentionnés ici mais qui comportent classiquement une ou plusieurs protéines et peuvent également être envisagés dans le cadre de la présente invention. En particulier, les aliments pour animaux (comme les aliments pour animaux de compagnie) sont explicitement envisagés.
La protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole peut également être utilisée, éventuellement après texturation, dans des succédanés de viande tels que des saucisses émulsionnées ou des hamburgers, ou encore des succédanés de poissons ou de fruits de mer. Elle peut également être utilisée dans des formulations de remplacement d’œufs ou pour la fabrication de produits protéique tels que le tofu ou le tempeh. Par protéines texturées, on entend généralement les protéines texturées par extrusion, c’est-à-dire notamment extrusion à sec (« dry extrusion » ou encore « Textured Vegetable Protein »), extrusion humide (« high moisture extrusion »). Les extrudeuses peuvent être des extrudeuses simple vis, double vis ou multiple vis. Dans le cas de l’extrusion double vis, l’extrusion peut être co-rotative ou contrarotative. A titre d’exemples d’extrusion multiple vis, il est possible de citer l’extrudeuse planétaire (« planetary extruder ») ou l’extrudeuse anneau (« ring-extruder »). Il est possible également de citer d’autres technologies plus particulières telles que la technologie « shear cell », la microextrusion ou encore l’impression 3D.
Les produits alimentaires ou les boissons peuvent notamment être utilisés dans la nutrition spécialisée, par exemple pour des populations spécifiques, par exemple pour les bébés ou les nourrissons, les enfants, les adolescents, les adultes, les personnes âgées, les athlètes, les personnes souffrant d’une maladie. Il peut s’agir de formules nutritionnelles de substitution de repas, de boissons nutritionnelles complètes, par exemple pour la gestion du poids ou encore dans la nutrition clinique (par exemple l’alimentation par sonde ou la nutrition entérale).
La protéine de légumineuse peut être utilisée comme seule source de protéines, mais peut également être utilisée en combinaison avec d’autres protéines additionnelles, végétales ou animales. Ces protéines additionnelles peuvent être hydrolysées ou non hydrolysées. Généralement, ces protéines additionnelles se présentent sous la forme de concentrats ou d’isolats. On distingue les concentrats des isolats suivant leur teneur en protéines : les concentrés dont les teneurs en protéines sont comprises entre 50% et 70 % et les isolats dont les teneurs en protéines sont supérieures à 70%, préférentiellement comprises entre 80 % et 90%, respectivement. Le terme « protéine végétale » désigne l’ensemble des protéines dérivées des céréales, des plantes oléagineuses, des légumineuses et des plantes tubéreuses, ainsi que toutes les protéines dérivées d’algues et de microalgues ou de champignons, utilisées seules ou en mélange, choisies dans la même famille ou dans des familles différentes. Par « légumineuse », on entend généralement la famille de plantes dicotylédones de l'ordre des Fabales. Plusieurs légumineuses sont d'importantes plantes cultivées parmi lesquelles le soja, les haricots notamment le haricot mungo, le pois chiche, la féverole, l'arachide, la lentille cultivée, la luzerne cultivée, différents trèfles, les fèves, le caroubier, la réglisse et le lupin. La protéine de légumineuse additionnelle peut être choisie parmi ces légumineuses ou encore être une protéine de légumineuse que celle de l’invention. Dans la présente demande, le terme « céréales » désigne les plantes cultivées de la famille des graminées produisant des grains comestibles, par exemple le blé, l’avoine, le seigle, l’orge, le maïs, le sorgho ou le riz. Les tubercules peuvent être la carotte, le manioc, le konjac, la pomme de terre, le topinambour, la patate douce. Les plantes oléagineuses sont généralement des plantes produisant des graines dont sont extraites de l’huile. Les plantes oléagineuses peuvent être choisies parmi le tournesol, le colza, l’arachide, le sésame, la courge ou le lin. Les protéines animales peuvent être par exemple des protéines d’œuf ou de lait, telles que des protéines de lactosérum, de la caséine ou caséinates. La composition protéique de légumineuse, préférentiellement de l’invention peut ainsi être utilisée en association avec une ou plusieurs de ces protéines ou des acides aminés afin d’améliorer les propriétés nutritionnelles du produit final, par exemple pour améliorer le PDCAAS de la protéine ou pour apporter d’autres fonctionnalités.
La protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole peut également être utilisée pour la fabrication de produits pharmaceutiques ou encore en fermentation par exemple pour la production de métabolites de fungi ou de métabolites par culture cellulaire.
L’invention et ses avantages vont maintenant être illustrés dans les modes de réalisation détaillés dans la partie exemples ci-dessous. Il est précisé que ces exemples ne sont pas limitatifs de la présente invention.
Le profil électrophorétique est effectué par migration de l'échantillon en conditions dénaturantes et réductrices au travers d'un gel de polyacrylamide à 20 % suivie d'une coloration au bleu de Coomassie.
Exemples
Exemples
Exemple 1 :
Isolat obtenu selon l’invention
Environ 1000 kg de pois ont été mis en œuvre. Les fibres externes des pois ont tout d'abord été séparées des graines par concassage (séparation mécanique de l'enveloppe externe et de la graine de pois) et dépelliculage (tri des enveloppes externe et des graines dépelliculées de pois à l'aide d'air comprimé). De l’eau à 75°C a été utilisée dans cette première partie du procédé : les graines de pois et de l’eau ont été alimentés en continu dans un blancheur de la marque Bruynooghe à vis immergée. Le ratio en poids eau/pois était d’environ 1. L’entrée en eau a été faite dans sa totalité à l’entrée du blancheur et les pois ont été introduits immédiatement dans l’eau à 75°C. Dès que les pois ont été mis en contact avec l’eau, la température de la suspension est d’environ 55°C. La vitesse de la vis est réglée de manière à ce que les pois traversent le blancheur en 3 minutes et la température est restée stable pendant cette période. De l’eau a été ajoutée en sortie du blancheur de manière à avoir un ratio en poids eau/pois d’environ 1,5. La suspension a été immédiatement broyée en broyage humide continu en introduisant pendant le broyage de l’eau à température ambiante, de manière à obtenir une suspension de graines de pois broyées d’environ 20% de matière sèche à une température d’environ 35°C.
La suspension de graines de pois broyées a été ajustée à pH 8,5 en ajoutant de la soude en continu et en ligne. La suspension de graines de pois broyées a été refroidie à environ 10°C par passage dans un échangeur à plaques puis été transférée dans une cuve de stockage agitée. Cette suspension de graines de pois broyées a alimenté un décanteur centrifuge (Flottweg Z3). La fraction enrichie en protéines a été récupérée dans le débordement (« l’overflow ») (environ 7% de matière sèche).
La fraction enrichie en protéines subit ensuite une ultrafiltration sur une membrane SYNDER MAX ST-4B-2540M ayant un seuil de coupure de 10 KDa. La pression transmembranaire est environ de 3,5 bars. La température de filtration est de 45°C. On diafiltre le rétentat d’ultrafiltration à volume constant avec 3 volumes d’eau en continu de façon à diminuer la concentration en impuretés et d’obtenir un rétentat protéique d’au moins 70% de richesse protéique.
Le rétentat protéique a été ajustée à pH 7,0 à l’aide de soude et d’acide chlorhydrique, puis a été traité thermiquement à 130°C pendant 5 secondes et refroidi instantanément par refroidissement rapide (« flash cooling ») à 75°C environ. La fraction enrichie en protéines a enfin été passée sur un homogénéisateur haute pression à 200 bars puis a été atomisée dans un atomiseur à buses de marque TGE. La poudre de protéine de pois baptisée « Isolat de pois selon l’exemple 1 » a ensuite été analysé.
Exemple 2 :
Influence de
l’étape de
préparation de la graine de
pois
On fait varier l’étape de préparation de la graine de pois du paragraphe 122 de l’exemple 1 afin d’en comparer l’impact des deux variantes suivantes :
- Une graine de pois broyée à sec, sans traitement thermique
la graine est donc simplement broyée à sec
puis mise à 20% de matière sèche et à pH 8,5
la suspension alimente un décanteur centrifuge (Flottweg Z3 afin de récupérer « l’overflow »
- Une graine de pois ayant subi une trempe
La graine de pois est placée pendant 16h dans une eau déminéralisée chauffée à 20°C.
La graine est ensuite broyée humide
puis mise à 20% de matière sèche et à pH 8,5
la suspension alimente un décanteur centrifuge (Flottweg Z3 afin de récupérer « l’overflow »
- Une graine de pois broyée à sec, sans traitement thermique
la graine est donc simplement broyée à sec
puis mise à 20% de matière sèche et à pH 8,5
la suspension alimente un décanteur centrifuge (Flottweg Z3 afin de récupérer « l’overflow »
- Une graine de pois ayant subi une trempe
La graine de pois est placée pendant 16h dans une eau déminéralisée chauffée à 20°C.
La graine est ensuite broyée humide
puis mise à 20% de matière sèche et à pH 8,5
la suspension alimente un décanteur centrifuge (Flottweg Z3 afin de récupérer « l’overflow »
Le procédé d’extraction est ensuite en tout point similaire à celui décrit aux paragraphes 124 à 125.
On obtient donc un « Isolat de protéine de pois selon l’exemple 2 » et un « Isolat de protéine de pois selon l’exemple 3 » respectivement pour les procédés ayant mis en œuvre des graines de pois broyés à sec et broyés après trempage.
Il est tout d’abord à noter que l’ultrafiltration réalisée pour produire l’« Isolat de pois selon l’exemple 2 » (donc obtenu sur base de graines de pois préalablement trempés) a été excessivement compliqué à produire, le débit a rapidement chuté certainement dû à la conséquence de la trempe. En effet, une telle trempe provoque une fermentation naturelle ayant pour conséquence la mise en solution de nombreux composés dont des polysaccharides. Ceux-ci possèdent un pourvoir colmatant important, expliquant cette difficulté à filtrer.
Le Tableau 1 ci-dessous vise à comparer les compositions des différentes compositions protéiques obtenues.
| Isolat de pois | Isolat de pois | Isolat de pois | NUTRALYS® F85M | |
| selon l’exemple 1 | selon l’exemple 2 | selon l’exemple 2 | ||
| blanchies et broyées -selon l’invention | broyage à sec | trempées | ||
| Protéines | 75,8% | 76,2% | 75,7% | 85,10% |
| Glucides | 12,3% | 12,0% | 12,1% | 0,1% |
| dont glucose | 0,1 | 0,5 | 0,2 | Nd |
| dont fructose | <0,1 | 0,5 | 0,1 | Nd |
| dont saccharose | 0,9 | 0,7 | 0,6 | Nd |
| dont mélibiose | <0,1 | <0,1 | < 0,1 | Nd |
| dont raffinose | 0,3 | 0,9 | 0,3 | Nd |
| dont stachyose | 2,9 | 3,7 | 2,9 | Nd |
| dont verbascose | 1,7 | 2,3 | 1,9 | Nd |
| Lipides | 6,5% | 6,4% | 6,5% | 8,4% |
| Cendres | 5,4% | 5,4% | 5,7% | 4,3% |
| Solubilité à pH 4 selon le test A | 27,8% | 32,7% | 28,2% | 60% |
| Solubilité à pH 7 selon le test A | 31,0% | 76,7% | 39,5% | 15% |
| Force de gel selon le test B | 144 | 17 | 110 | 125 |
| Capacité émulsifiante (mL huile par g) selon le test C | 100 | 250 | 50 | 500 |
Nd signifie non détectés.
On réalise également une analyse organoleptique des différentes compositions. La méthode utilisée est la méthode « Block Profiling » et est analysée via le logiciel FIZZ software. 12 panelistes participent au panel. Les échantillons sont resuspendus à 4% dans de l’eau Evian puis homogénéisés. Les échantillons sont codés à l’aide d’un code 3 chiffres, présentés dans un ordre aléatoire, dans un box éclairé avec une lumière blanche. Les descripteurs analysés sont : crayeux, salé, amer, astringent, pois, pomme de terre, bouillon, noix.
Le Tableau 2 résume les résultats obtenus :
| Isolat de protéine de pois selon l'exemple 1 | Isolat de protéine de pois selon l'exemple 2 | Isolat de protéine de pois selon l'exemple 3 | |
| (blanchies) | (broyées à sec) | (trempées) | |
| Crayeux | 2,1 | 2,0 | 6,6 |
| Salé | 2,7 | 4,0 | 3,5 |
| Amer | 3,5 | 5,0 | 6,0 |
| Astringent | 3,2 | 5,5 | 6,0 |
| Pois | 3,1 | 3,1 | 3,0 |
| Pomme de terre | 3,0 | 2,5 | 1,4 |
| Bouillon | 2,0 | 2,0 | 3,0 |
| Noix | 1,5 | 1,5 | 0,8 |
En résumé, la combinaison de l’étape de blanchiment de la graine de pois et de l’ultrafiltration permet l’obtention de manière productive d’une protéine de pois dont la force de gel et le pouvoir émulsifiant sont à la hauteur des valeurs d’un isolat de protéines de pois classiquement obtenus par précipitation isoélectrique (exemple NUTRALYS® F85M).
La combinaison trempe/ultrafiltration est compliquée d’un point de vue débit de filtration et aboutit à un isolat dont le profil organoleptique n’est pas désirable (en particulier crayeux, astringent et amer).
La combinaison broyage à sec/ultrafiltration ne présente pas ces problèmes mais la force de gel est très basse par rapport à un isolat classique.
Exemple
3
:
Influence de
la sélection du seuil de coupure de l’ultrafiltration
:
Dans le cadre de cet exemple, on reproduit l’exemple 1 avec des membranes d’ultrafiltration possédant un seuil de coupure de 5KDa, 10KDa et 50KDa (recommandé par l’ensemble des arts antérieur dont l’article Fuhrmeister). Les membranes utilisées appartiennent à la gamme SYNDER MAX ST-4B-2540M et possède chacune le seuil de coupure annoncé.
Une électrophorèse est réalisée sur les différents rétentats obtenus. Le résultat est illustré dans la .
La bande de 10 KDa encadrée est essentiellement constituée d’albumines. Le Nutralys® (piste de gauche) en est essentiellement dépourvu, ce qui est cohérent avec son procédé d’obtention consistant en une précipitation isoélectrique. On voit bien que le produit selon l’invention (piste de droite) possède une bande plus dense que l’art antérieur (piste du milieu, seuil de coupure 50 KDa). Les compositions du produit selon l’invention et du produit selon la recommandation de l’art antérieur (en particulier l’article Fuhrmeister) sont donc à minima différente du point de vue de la teneur en albumines.
Claims (9)
- Procédé de fabrication d’une composition de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, comprenant les étapes suivantes :
1. Préparation d’une suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées dans une solution aqueuse, ladite préparation s’effectuant en présence d’un traitement thermique;
2. Elimination d’une fraction insoluble par séparation solide liquide de la suspension aqueuse de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées préparée lors de l’étape 1) permettant l’obtention d’une fraction enrichie en protéines;
3. Ultrafiltration de la fraction enrichie en protéines et élimination d’un perméat afin de générer un rétentat - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pré-traitement thermique de l’étape 1 comprend :
a) introduction de graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, ou de graines de légumineuses, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées dans une solution aqueuse dont la température est comprise entre 65°C et 90°C afin d’obtenir une composition aqueuse;
b) traitement thermique de la composition aqueuse obtenue lors de l’étape a) formée entre les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, ou les graines de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, broyées et la solution aqueuse à une température comprise entre 40°C et 65°C pendant 1 à 10 min. - Procédé selon l’une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que l’ultrafiltration de l’étape 3) est réalisée avec une membrane dont le seuil de coupure est compris entre 5 KDa et 10 KDa.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l’étape d’ultrafiltration comprend une diafiltration réalisée afin d’atteindre à minima une richesse en protéines de 70% dans le rétentat.
- Composition de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole, susceptible d’être obtenue selon un procédé selon l’une des revendications 1 à 4.
- Composition de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole selon la revendication 5 caractérisée en ce qu’elle comprend une teneur en protéines comprise entre 70% et 90% exprimé en gramme de protéines sur 100g de matière sèche, lesdites protéines étant constituées d’un mélange globulines et albumines.
- Composition de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole selon l’une des revendications 5 ou 6 caractérisée en ce que le ratio en poids sec globulines/albumines est compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement entre 75/25 et 85/15.
- Composition de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole selon l’une des revendications 5 à 8 caractérisée en ce qu’elle possède un pouvoir gélifiant selon un test B compris entre 1 et 200 Pa, préférentiellement de 120Pa à 180Pa, encore plus préférentiellement entre 130Pa et 170Pa.
- Utilisation de la composition de protéine de légumineuse, préférentiellement de pois ou de fèverole selon l’une des revendications 5 à 8 ou obtenue selon les revendications de procédé 1 à 4 pour la fabrication de produits alimentaires ou de boissons, notamment d’alternatives végétales au lait.
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Also Published As
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| WO2024165243A1 (fr) | 2024-08-15 |
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