CA2434878A1 - Method for processing the raw juice produced from pressing a protein-rich leaf material such as alfalfa - Google Patents
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Abstract
Description
WO 02/05848 WO 02/05848
2 PCT/FR02/00258 Procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire riche en protéines telle que la luzerne La présente invention concerne un procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire riche en protéines et d'en valoriser les produits ainsi obtenus.
Depuis la fin de la seconde guerre mondiale, la production de matières foliai-res riches en protéines a été un objectif de l'agriculture moderne afin de fournir un aliment riche en protéines permettant d'équilibrer en matière azotée les rations ali-mentaires notamment bovines. Mais cette production ayant lieu dans des zones agricoles éloignées des régions d'élevage, il a fallu trouver un moyen de conserver 1o cette matière foliaire sans dénaturer la matière azotée : ceci a été
réalisé grâce à la déshydratation.
Parmi les matières foliaires riches en protéines qui ont été cultivées, il faut tout particulièrement citer la luzerne qui a aussi permis de mettre en valeur des ré-gions agricoles alors défavorisées notamment par la faible qualité agronomique de leur sol.
Le procédé pour déshydrater la luzerne est maintenant bien connu et maî-trisé. La luzerne est coupée à un stade bien antérieur à celui de la floraison et pré-hachée, puis transportée jusqu'à une usine de déshydratation : là, elle est stockée au maximum pendant deux heures avant d'être reprise pour être broyée, pressée, 2o séchée et conditionnée le plus souvent sous forme de bouchon.
Lors du pressage, on obtient, d'une part, de la luzerne pressée qui sera sé-chée en tambour le plus généralement et, d'autre part, un jus vert qui constitue un sous-produit sans valeur à éliminer.
Ce procédé de déshydratation a également un avantage appréciable en permettant un transport et un stockage aisé du produit déshydraté, qui se présente sous forme de bouchons ou de pellets.
Par ailleurs, l'étude des protéines cytoplasmiques d'origine végétale a mis en évidence un composé très intéressant comme source de protéines alimentaires la Rubisco ou ribulose-1,5 biphosphate carboxylase-oxygénase, protéine cytoplas-urique de 500kDa. Or, ce composé est présent notamment dans la luzerne sur pied.
Aussi un des buts de la présente invention est-il de fournir un procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire riche en protéines telle que la luzerne, lequel procédé permet d'en récupérer des produits ayant un fort intérêt en alimentation notamment humaine.
Un autre but de l'invention est de fournir un tel procédé qui est de mise en aeuvre simple et économique.
Ces buts, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints par un procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire riche en pro-s téines telle que la luzerne, qui comprend, selon la présente invention, les étapes suivantes a) séparation pour obtenir, d'une part, un jus, dénommé jus brun, riche en protéines cytoplasmiques et, d'autre part, une fraction riche notamment en protéines, pigments, vitamines, insolubles et oligo-éléments ;
1o b) séchage de cette fraction issue de l'étape a) pour obtenir un produit riche notamment en protéines, vitamines et oligo-éléments.
Avantageusement, cette étape b) comprend les opérations ci-après - remise en suspension dans l'eau de cette fraction insoluble afin d'en éliminer les matières solubles encore présentes ;
15 - séparation par décantation afin de récupérer une fraction riche en pro-téines, vitamines et pigments ;
- séchage proprement dit de cette fraction par la technique du lit fluidisé.
Selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention, on soumet le jus brun aux étapes suivantes 2o c) précipitation afin de récupérer, d'une part, un sérum et, d'autre part, un précipité riche en protéines ;
d) concentration de la fraction protéique présente dans le précipité ; et, e) purification de cette fraction protéique concentrée issue de l'étape d) pour obtenir un isolat protéique riche en Rubisco.
25 Avantageusement, dans une étape ultime, on sèche l'isolat protéique riche en Rubisco.
Selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, on soumet le jus brun à une séparation sur résine afin de récupérer un jus brun déco-loré riche en protéines et un extrait polyphénolique.
3o Avantageusement, l'extrait polyphénolique est concentré et séché pour ob-tenir un extrait polyphénolique brut en poudre.
De préférence, on concentre cet extrait polyphénolique par évaporation sous vide.
Avantageusement, on sèche l'extrait polyphénolique concentré par atomisa-35 tion.
Quant au jus brun décoloré, il est soumis aux étapes c) à e) ci-dessus du premier mode de réalisation.
Ainsi qu'il l'a été dit ci-dessus, la luzerne coupée et pré-hachée est ensuite broyée et pressée, de façon à obtenir, d'une part, de la luzerne pressée à
forte va s leur en matière sèche qui sera ensuite séchée (déshydratée) et conditionnée, et, d'autre part, un jus de couleur verte, d'où son nom de « jus vert », qui jusqu'à
maintenant est rejetée Selon la présente invention, ce jus vert est récupéré et traité en vue de l'extraction de certains produits, à forte valeur économique, qu'il contient.
1o Par une étape de séparation, étape a), on récupère une fraction insoluble comprenant les protéines chloroplastiques et une fraction liquide riche notamment en protéines parmi lesquelles la Rubisco, en pigments, en vitamines, en oligo-éléments. Cette fraction liquide est d'une couleur brune, d'où son appellation de jus brun ».
15 On soumet la fraction insoluble, issue de l'étape a), à un séchage, étape b), comprenant les opérations ci-après - remise en suspension dans l'eau de cette fraction insoluble afin d'en éliminer les matières solubles encore présentes ;
séparation par décantation afin de récupérer une fraction riche en protéines, 2o vitamines et pigments ;
- séchage proprement dit de cette fraction par la technique du lit fluidisé.
Le produit ainsi récupéré est exempt de toute bactérie de par cette techni-que même de séchage et présente la composition suivante:
Matière sèche (MS) : 95% en poids 25 Matière azotée totale (MAS : 50 - 55% en poids Carotène : 800 - 900 mg/kg Xanthophylles : 2 400 - 2 700 mg/kg On peut également préciser que la technique de séchage en lit fluidisé per-met de respecter au mieux la qualité intrinsèque des macromolécules.
30 Sur le plan nutritionnel, ce produit contient, en moyenne, pour 1 OOg Protides : 40 - 45 g Vitamine A : 55 mg Acide folique (vit.B9) : 0,3 mg Vitamine E : 30 mg 35 Fer : 80 mg 2 PCT / FR02 / 00258 Method for treating green juice from pressing a leaf material rich in protein such as alfalfa The present invention relates to a method for treating green juice from pressing a protein-rich leaf material and enhancing its value products as well obtained.
Since the end of the Second World War, the production of folia materials-protein rich has been a goal of modern agriculture in order to provide a protein-rich food to balance nitrogen food rations particularly cattle. But this production taking place in areas agricultural areas distant from the breeding regions, a way had to be found keep 1o this leaf matter without denaturing the nitrogenous matter: this has been achieved thanks to the dehydration.
Among the protein-rich leaf materials that have been grown, should especially to mention alfalfa which also made it possible to highlight re-agricultural regions then disadvantaged in particular by the low agronomic quality of their soil.
The process for dehydrating alfalfa is now well known and mastered.
mastered. Alfalfa is cut at a stage well before that of flowering and pre-chopped, then transported to a dehydration plant: there it is stored for a maximum of two hours before being taken up again to be crushed, pressed, 2o dried and packaged most often in the form of a cap.
On pressing, you obtain, on the one hand, pressed alfalfa which will be dried more generally found in drums and, on the other hand, a green juice which constitutes a worthless by-product to be eliminated.
This dehydration process also has an appreciable advantage in allowing easy transport and storage of the dehydrated product, which present in the form of caps or pellets.
In addition, the study of cytoplasmic proteins of plant origin has put highlight a very interesting compound as a source of food proteins Rubisco or ribulose-1,5 biphosphate carboxylase-oxygenase, protein cytoplas-uric of 500kDa. However, this compound is present in particular in alfalfa on foot.
One of the aims of the present invention is therefore to provide a method for process the green juice from the pressing of a protein-rich leaf material such as alfalfa, which process allows to recover products having a strong interest in human food in particular.
Another object of the invention is to provide such a method which is implemented simple and economical work.
These goals, and others that will emerge later, are achieved by a process for treating green juice from the pressing of a rich leaf material in pro-s tines such as alfalfa, which comprises, according to the present invention, the steps following a) separation to obtain, on the one hand, a juice, called brown juice, rich in cytoplasmic proteins and, on the other hand, a rich fraction in particular in proteins, pigments, vitamins, insolubles and trace elements;
1o b) drying of this fraction from step a) to obtain a product rich especially in proteins, vitamins and trace elements.
Advantageously, this step b) comprises the following operations - resuspension in water of this insoluble fraction in order to eliminate the soluble materials still present;
15 - separation by decantation in order to recover a fraction rich in pro-teas, vitamins and pigments;
- proper drying of this fraction by the fluidized bed technique.
According to a first preferred embodiment of the present invention, it is subject the brown juice to the following steps 2o c) precipitation in order to recover, on the one hand, a serum and, on the other hand, a protein-rich precipitate;
d) concentration of the protein fraction present in the precipitate; and, e) purification of this concentrated protein fraction from step d) for obtain a protein isolate rich in Rubisco.
Advantageously, in a final step, the rich protein isolate is dried in Rubisco.
According to a second preferred embodiment of the present invention, subject the brown juice to a separation on resin in order to recover a brown juice DECO
rich in protein and a polyphenolic extract.
3o Advantageously, the polyphenolic extract is concentrated and dried to obtain hold a crude polyphenolic extract powder.
Preferably, this polyphenolic extract is concentrated by evaporation under empty.
Advantageously, the concentrated polyphenolic extract is dried by atomization.
35 tion.
As for the discolored brown juice, it is subjected to steps c) to e) above of first embodiment.
As mentioned above, the cut and pre-chopped alfalfa is then crushed and pressed, so as to obtain, on the one hand, alfalfa pressed at strong going s their dry matter which will then be dried (dehydrated) and conditioned, and, on the other hand, a green juice, hence its name "green juice", which until now is rejected According to the present invention, this green juice is recovered and processed with a view to the extraction of certain products, with high economic value, which it contains.
1o By a separation step, step a), an insoluble fraction is recovered including chloroplastic proteins and a rich liquid fraction especially proteins including Rubisco, pigments, vitamins, oligo-elements. This liquid fraction is brown in color, hence its name of brown juice ".
The insoluble fraction from step a) is subjected to drying, step b) including the following operations - resuspension in water of this insoluble fraction in order to eliminate soluble materials still present;
separation by decantation in order to recover a protein-rich fraction, 2o vitamins and pigments;
- proper drying of this fraction by the fluidized bed technique.
The product thus recovered is free from any bacteria by this technique.
that even drying and has the following composition:
Dry matter (MS): 95% by weight 25 Total nitrogenous matter (MAS: 50 - 55% by weight Carotene: 800 - 900 mg / kg Xanthophylls: 2,400 - 2,700 mg / kg It can also be specified that the technique of drying in a fluidized bed allows puts to best respect the intrinsic quality of macromolecules.
30 From a nutritional point of view, this product contains, on average, for 1 OOg Proteins: 40 - 45 g Vitamin A: 55 mg Folic acid (vit.B9): 0.3 mg Vitamin E: 30 mg 35 Iron: 80 mg
3 Zinc : 1,25 mg Magnésium : 0,78 mg Calcium : 3,4 mg Une telle composition permet de comprendre l'importance de ce produit pour s la nutrition de populations vulnérables, puisque l'on peut en produire à un coût très faible les 5 à 10 g/jour nécessaires à une supplémentation pour une personne.
Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, on soumet le jus brun, récupéré à l'issue de l'étape a) ci-dessus, à une étape de précipitation afin d'en éliminer en particulier les traces de colorants verts encore présents.
1o Pour cela on ajuste, d'une part, la température entre 5 et 10°C pour éviter, ou à tout le moins retarder, des phénomènes d'oxydation conduisant à un brunis-sement indésirable et à la réalisation de liaisons plyphénol/protéine, et, d'autre part, le pH à une valeur entre 3,5 et 4,5 par adjonction d'un acide minéral, tel que l'acide chlorhydrique (HCI), l'acide sulfurique (H2S04) ou l'acide phosphorique (H3P04) afin 1s de rendre la Rubisco insoluble pour faciliter la séparation par précipitation des pro-téines.
Puis, le jus brun précipité est soumis à une étape de concentration, étape d), au moyen d'un clarificateur par exemple du type à assiettes : on concentre ainsi la fraction protéique insoluble sous la forme d'une crème protéique brute, et on récu-2o père un sérum que l'on recycle vers la luzerne issue du pressage. La crème protéi-que brute comprend, en poids, en moyenne, 9% de matière sèche, 45% de matière azotée totale, de 25 à 35% d'insolubles et présente une densité de 0,5.
Et, dans une étape e), on purifie par micro-filtration cette crème pro-téique brute : cela est réalisé au moyen de 4 à 6 volumes d'eau par volume de 25 crème protéique brute ; cette eau est à une température comprise entre 35 et 50°C
et a un pH ajusté entre 4,5 et 6 par adjonction de soude (NaOH) ou de potasse (KOH) par exemple. Cette étape de purification a pour but de diluer les impuretés solubles pour en faciliter l'élimination ultérieure.
Mais avant de soumettre la crème protéique brute à la purification propre-30 ment dite, il peut être avantageux de la désaérer afin de limiter les phénomènes d'oxydation avec l'oxygène de l'atmosphère et d'en augmenter la densité ainsi que de limiter les odeurs végétales du produit final qui est la Rubisco.
De plus, cette microfiltration est précédée d'une préconcentration qui a pour but de limiter les volumes d'eau de diafiltration et de faciliter la purification des pro-35 téines par assemblage des particules colloïdales. 3 Zinc: 1.25 mg Magnesium: 0.78 mg Calcium: 3.4 mg Such a composition makes it possible to understand the importance of this product for s the nutrition of vulnerable populations, since it can be produced at a very cost low the 5 to 10 g / day necessary for supplementation for one person.
According to a first embodiment of the present invention, the brown juice, recovered at the end of step a) above, at a step of rush so to eliminate in particular the traces of green dyes still present.
1o For this we adjust, on the one hand, the temperature between 5 and 10 ° C for to avoid, or at the very least delay, oxidation phenomena leading to browning undesirable and to the establishment of plyphenol / protein bonds, and, on the other hand, the pH at a value between 3.5 and 4.5 by adding a mineral acid, such as acid hydrochloric (HCI), sulfuric acid (H2S04) or phosphoric acid (H3P04) so 1s to make Rubisco insoluble to facilitate separation by precipitation of pro-teins.
Then, the precipitated brown juice is subjected to a concentration step, step d), by means of a clarifier, for example of the plate type:
so the insoluble protein fraction in the form of a crude protein cream, and received-2o father a serum that is recycled to alfalfa from pressing. Cream protean that gross comprises, by weight, on average, 9% dry matter, 45% matter total nitrogen, 25 to 35% insoluble and has a density of 0.5.
And, in a step e), this cream is purified by micro-filtration.
raw teique: this is done using 4 to 6 volumes of water per volume of 25 crude protein cream; this water is at a temperature between 35 and 50 ° C
and has a pH adjusted between 4.5 and 6 by adding sodium hydroxide (NaOH) or potash (KOH) for example. The purpose of this purification step is to dilute the impurities soluble to facilitate subsequent disposal.
But before submitting the crude protein cream to clean purification-30 mentally said, it may be advantageous to deaerate it in order to limit the phenomena oxidation with atmospheric oxygen and increase its density as well than to limit the vegetable odors of the final product which is Rubisco.
In addition, this microfiltration is preceded by a preconcentration which has for aim of limiting the volumes of diafiltration water and of facilitating the purification of pro-35 teats by assembling colloidal particles.
4 A l'issue de cette étape de purification, on élimine l'eau afin d'obtenir ainsi une crème protéique purifiée qui est ensuite séchée comme suit.
Ce séchage comporte, d'une part, une pasteurisation à une température de l'ordre de 80°C pendant 90 secondes afin d'éliminer toutes les bactéries présentes dans cette crème protéique purifiée, et, d'autre part, un séchage par atomisation permettant d'obtenir de la Rubisco présentant au moins 95% en poids de matière sèche et de 80 à 90% en poids de matière azotée totale.
Le présent procédé permet de préserver la qualité protéique notamment en acides aminés essentiels, comme le montre le tableau I ci-dessous, de maîtriser la 1o teneur en protéines et d'en assurer une standardisation. De plus, dans ce tableau I, on a comparé la Rubisco à d'autres poduits, tel que le soja et la caséine, pouvant compléter en protéines une ration alimentaire ainsi qu'aux prescription de la Food and Agriculture Organization (FAO).
Tableau I
Acide amin Rubisco Soja Casine Recommandations /100 de matire sche FAO
Lysine 6 6,9 8,0 5,5 Tryptophane 3,25 1,3 1,3 1,0 Thronine 5,75 4,3 4,3 4,0 Cystine et mthionine3,75 2,4 3,5 3,5 Valine 6,10 5,4 7,4 5,0 Isoleucine 4,35 5,1 6,6 4,0 Leucine 9 7,7 10,0 7,0 Tyrosine et phnylalanine12 8,9 11,2 6,0 De ce tableau I, il ressort que la Rubisco est bien équilibrée et ne présente qu'une infime déficience en acides aminés soufrés (méthionine et cystine), ce qui 2o est exceptionnel pour une protéine végétale.
Les tests de nutrition animale ont révélé que la Rubisco présente une ex-cellente valeur nutritionnelle.
Dans la production des aliments, les protéines sont souvent utilisées comme ingrédients fonctionnels, c'est-à-dire qu'elles contribuent, par leurs propriétés s physico-chimiques, aux caractéristiques du produit fini (saveur, texture, stabilité...).
Ainsi, les études menées sur les propriétés fonctionnelles de la Rubisco ont permis de mettre en évidence des propriétés similaires et, dans certains cas, supé
rieures à celles des isolats de soja (pour leur propriété émulsifiante) et des protéi nes de blanc d'oeuf (pour leur propriété foisonnante). Le tableau II ci-après regrou peut ces résultats Tableau II
PROPRIETES EMULSIFIANTES PROPRIETES MOUSSANTES
Echantillons Capacit en StabilitCapacit en ml Stabilit g huile /g en % mousse/g de en de rotines rotines Rubisco 234 20 128 80 Isolat de so'a 103 95 42 44 Blanc d'oeuf 138 80 75 75 Selon un second mode de réalisation de la présente invention, on fait passer le jus brun sur une résine absorbante permettant de séparer un jus brun décoloré
riche en Rubisco qui est recyclé vers l'étape c) de précipitation décrite ci-dessus, d'un extrait polyphénolique brut. L'élution est réalisée par de la soude (NaOH). Cet extrait polyphénolique brut comprend, en poids et en moyenne, 1 % de matière sè-che, de 50 à 55% de matière azotée totale et 18% de polyphénol.
Puis, on concentre cet extrait polyphénolique brut par évaporation sous vide et on séche par atomisation pour obtenir un extrait polyphénolique en poudre com-portant 5% en poids de matière sèche, de 50 à 55% en poids de matière azotée 2o totale et 18% en poids de polyphénols. Cet extrait a notamment une application comme antioxydant en diététique. 4 At the end of this purification step, the water is removed in order to obtain so a purified protein cream which is then dried as follows.
This drying comprises, on the one hand, pasteurization at a temperature of around 80 ° C for 90 seconds to eliminate all bacteria present in this purified protein cream, and, on the other hand, drying by atomization to obtain Rubisco with at least 95% by weight of material dry and 80 to 90% by weight of total nitrogenous matter.
The present process makes it possible to preserve the protein quality, in particular by essential amino acids, as shown in Table I below, of master the 1o protein content and ensure its standardization. In addition, in this table I, we compared Rubisco to other products, such as soy and casein, up supplement protein with a food ration as well as the prescriptions of the Food and Agriculture Organization (FAO).
Table I
Amino acid Rubisco Soybean Casine Recommendations / 100 of dry matter FAO
Lysine 6 6.9 8.0 5.5 Tryptophan 3.25 1.3 1.3 1.0 Thronine 5.75 4.3 4.3 4.0 Cystine and mthionine 3.75 2.4 3.5 3.5 Valine 6.10 5.4 7.4 5.0 Isoleucine 4.35 5.1 6.6 4.0 Leucine 9 7.7 10.0 7.0 Tyrosine and phnylalanine12 8.9 11.2 6.0 From this table I, it appears that the Rubisco is well balanced and does not present that a tiny deficiency in sulfur amino acids (methionine and cystine), which who 2o is exceptional for a vegetable protein.
Animal nutrition tests have shown that Rubisco has an ex-great nutritional value.
In food production, proteins are often used as functional ingredients, that is to say that they contribute, by their properties s physico-chemical characteristics of the finished product (flavor, texture, stability...).
Thus, studies conducted on the functional properties of Rubisco have allowed to highlight similar properties and in some cases Supé
lower than those of soy isolates (for their emulsifying properties) and protean egg white (for their abundant property). Table II below regrou can these results Table II
EMULSIFYING PROPERTIES FOAMING PROPERTIES
Samples Capacity in Stability Capacity in ml Stability g oil / g in% foam / g of en rattans rotines Rubisco 234 20 128 80 So'a isolate 103 95 42 44 Egg white 138 80 75 75 According to a second embodiment of the present invention, we pass brown juice on an absorbent resin to separate a brown juice discolored rich in Rubisco which is recycled to stage c) of precipitation described above above, of a crude polyphenolic extract. Elution is carried out with soda (NaOH). This raw polyphenolic extract comprises, by weight and on average, 1% of material se-che, from 50 to 55% of total nitrogenous matter and 18% of polyphenol.
Then, this crude polyphenolic extract is concentrated by vacuum evaporation and spray dried to obtain a powdered polyphenolic extract com-bearing 5% by weight of dry matter, from 50 to 55% by weight of nitrogenous matter 2o total and 18% by weight of polyphenols. This extract has in particular a application as an antioxidant in dietetics.
Claims (9)
a) séparation pour obtenir, d'une part, un jus, dénommé jus brun, riche en protéines cytoplasmiques et, d'autre part, une fraction riche notament en protéines, pigments, vitamines, insolubles et oligo-éléments ;
b) séchage de cette fraction issue de l'étape a) pour obtenir un produit riche en protéines, vitamines et oligo-éléments. 1. - Process for treating the green juice resulting from the pressing of a leaf material laughed che protein such as alfalfa, characterized in that it comprises them following steps :
a) separation to obtain, on the one hand, a juice, called brown juice, rich in cytoplasmic proteins and, on the other hand, a fraction rich in particular in proteins, pigments, vitamins, insolubles and trace elements;
b) drying of this fraction from step a) to obtain a rich product in proteins, vitamins and trace elements.
- remise en suspension dans l'eau de cette fraction insoluble afin d'en éliminer les matières solubles encore présentes ;
- séparation par décantation afin de récupérer une fraction riche en protéines, vitamines et pigments ;
- séchage proprement dit de cette fraction par la technique du lit fluidisé. 2. - Method according to claim 1, characterized in that step b) includes the following operations:
- resuspension in water of this insoluble fraction in order to eliminate the soluble matter still present;
- separation by decantation in order to recover a fraction rich in protein, vitamins and pigments;
- actual drying of this fraction by the fluidized bed technique.
c) précipitation afin de récupérer, d'une part, un sérum et, d'autre part, un précipité riche en protéines ;
d) concentration de la fraction protéique présente dans le précipité ; et, e) purification de cette fraction protéique concentrée issue de l'étape d) pour obtenir un isolat protéique riche en Rubisco. 3. - Method according to claim 1, characterized in that one subjects the brown juice in the following steps:
c) precipitation in order to recover, on the one hand, a serum and, on the other hand, a protein-rich precipitate;
d) concentration of the protein fraction present in the precipitate; and, e) purification of this concentrated protein fraction from step d) for obtain a Rubisco-rich protein isolate.
riche en protéines et un extrait polyphénolique. 5. - Method according to claim 1, characterized in that one subjects the brown juice to a separation on resin in order to recover a discolored brown juice rich protein and a polyphenolic extract.
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