EP3035807A2 - Procede de preparation de compositions de farine de microalgues riches en lipides de qualite organoleptique optimisee - Google Patents

Procede de preparation de compositions de farine de microalgues riches en lipides de qualite organoleptique optimisee

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Publication number
EP3035807A2
EP3035807A2 EP14789310.1A EP14789310A EP3035807A2 EP 3035807 A2 EP3035807 A2 EP 3035807A2 EP 14789310 A EP14789310 A EP 14789310A EP 3035807 A2 EP3035807 A2 EP 3035807A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microalgae
chlorella
minimum medium
flour
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14789310.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Amandine DRUON
Marie LE RUYET
Laurent Segueilha
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corbion Biotech Inc
Original Assignee
Roquette Freres SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Roquette Freres SA filed Critical Roquette Freres SA
Publication of EP3035807A2 publication Critical patent/EP3035807A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L17/00—Food-from-the-sea products; Fish products; Fish meal; Fish-egg substitutes; Preparation or treatment thereof
    • A23L17/60—Edible seaweed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
    • A23L2/52—Adding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Definitions

  • the present invention relates to a novel process for the fermentative preparation of flour compositions of lipid-rich Chlorella microalgae having an optimized sensory profile, which allows them to be incorporated into food formulations without generation of flavors. undesirable.
  • algae there are several species of algae that can be used for food, most of which are "macro-algae” such as kelp, sea lettuce (Ulva lactuca) and red algae Porphyra (cultivated in Japan) or “dulse” (Palmaria palmata).
  • “macro-algae” such as kelp, sea lettuce (Ulva lactuca) and red algae Porphyra (cultivated in Japan) or “dulse” (Palmaria palmata).
  • microalgae ie photosynthetic or unicellular microscopic algae algae, of marine origin or not, grown for their applications in the biofuels or food.
  • spirulina (Arthrospira platensis) is grown in open lagoons (by phototrophy) for use as a dietary supplement or incorporated in small amounts in confectionery or beverages (usually less than 0.5% w / w).
  • microalgae rich in lipids including some species of Chlorella type, are also very popular in Asian countries as food supplements (mention is made of microalgae of the genus Crypthecodinium or Schizochytrium producers of omega 3 fatty acids).
  • Chlorella microalgae flour The production and use of Chlorella microalgae flour are for example described in WO 2010/120923 and WO 2010/045368.
  • microalgae flour which can be composed mainly of monounsaturated oils, can offer nutritional and health benefits over saturated, hydrogenated and polyunsaturated oils often found in conventional food products.
  • microalgae flour powders When it is desired to industrially manufacture microalgae flour powders from their biomass, significant difficulties remain, not only from the technological point of view, but also from the point of view of the sensory profile of the compositions produced. Indeed, if algae powders, for example manufactured with photosynthetically grown algae in outdoor ponds or by photobioreactors, are commercially available, they have a dark green color (bound to chlorophyll) and a strong, unpleasant taste. .
  • chlorella As for chlorella, the descriptor commonly accepted in this field is the taste of "green tea", a little similar to other green vegetable powders such as green barley powder or green wheat powder, taste attributed to its strong chlorophyll content.
  • the present invention relates to a fermentation process in which the microalgae are cultured in a so-called "minimum" culture medium.
  • the minimum medium is a
  • - is deprived of one or more vitamins of group B, in particular vitamins of the choline and inositol type.
  • the minimum medium contains a reduced amount of sulfur source, preferably a reduced amount of MgSO 4 and / or (NhU 3 SCU),
  • the minimum medium may not contain more than 1 g / MgSC> 4 or may contain about 1 g / L MgSC> 4. It may also contain no more than 0.2 g / L of (NhU ⁇ SCU or may contain about 0.2 g / L of (NhU ⁇ UCS.
  • the minimum medium is deprived of one or more vitamins of group B.
  • the minimum medium may not contain choline and / or inositol. Preferably, it contains neither choline nor inositol.
  • the organoleptic qualities of the flour compositions can be evaluated by means of a tasting composition prepared by mixing 5-10% of microalgae flour composition, 0.5-2% sugar, 0.1-0.5% d vanilla aroma and skim milk; the percentages being expressed by weight of the tasting composition, homogenizing the composition prior to heating at 60-85 ° C for 2-10 minutes.
  • the microalgae may be selected from Chlorella protothecoides, Chlorella kessleri, Chlorella minutissima, Chlorella sp., Chlorella sorokiniama, Chlorella luteoviridis, Chlorella vulgaris, Chlorella reisiglii, Chlorella ellipsoidea, Chlorella saccarophila, Parachlorella kessleri, Parachlorella beijerinkii, Prototheca stagnora and Prototheca moriformis.
  • the microalgae belong to the genus Chlorella, and most preferably are Chlorella protothecoides.
  • the microalgae are deprived of chlorophyll pigments. These microalgae can especially be grown in the dark or are unable to produce, or have a reduced production capacity, chlorophyll pigments.
  • the present invention also relates to a lipid-rich microalgae flour composition obtained by the process according to the invention, as well as the use of this flour composition for the preparation of a food composition.
  • a microalgae flour composition has an "optimized sensory profile" or “optimized organoleptic quality", when its evaluation by a sensory panel in food formulation (for example in an ice cream or in a composition of tasting as described below) concludes that there are no defects that alter the organoleptic quality of said food formulations containing these microalgae flour compositions.
  • organoleptic quality is meant the property of a food in terms of taste, smell, appearance, color and consistency.
  • total content is meant the sum of the contents for each of the volatile organic compounds in the list.
  • microalgae flour should be understood in its broadest interpretation and as designating, for example, a composition comprising a plurality of microalgae biomass particles.
  • the microalgae biomass is derived from microalgae cells, which may be whole or broken, or a mixture of whole and broken cells.
  • microalgae that are the subject of the present invention are therefore preferably microalgae of the genus Chlorella, more particularly Chlorella protothecoides, more particularly Chlorella deprived of chlorophyllian pigments, by any method known per se to those skilled in the art (either by the fact that the culture is carried out in the dark, or because the strain has been mutated so as to no longer produce these pigments).
  • the lipid-rich microalgae may be chosen, in a non-exhaustive manner, from Chlorella protothecoides, Chlorella kessieri, Chlorella minutissima, Chlorella sp., Chlorella sorokiniama, Chlorella luteoviridis, Chlorella vulgaris, Chlorella reisiglii, Chlorella ellipsoidea, Chlorella saccarophila, Parachlorella kessieri, Parachlorella beijerinkii, Prototheca stagnora and Prototheca moriformis.
  • the microalgae flour composition is a composition of Chlorella flour, and in particular Chlorella protothecoides.
  • the culture medium recommended in this patent application is a complex fermentation medium, comprising:
  • a carbon source (glucose, fructose, sucrose, galactose, xylose mannose, rhamnose, arabinose ).
  • a source of nitrogen such as proteins, soy flour, yeast extract, corn quenching water, etc.
  • elements in trace such as zinc, boron, cobalt, copper, manganese and molybdate, made in the form of ZnC, H3BO4, C0CI2.6H2O, CUCI2.2H2O, MnCl 2 .4H 2 0 ( ⁇ 4) 6 ⁇ 7 ⁇ 24 .4 ⁇ 2 0),
  • a minimal medium is conventionally defined as a medium containing only the chemical elements strictly necessary for the growth of the microalgae, in a form usable by microalgae having no particular requirement.
  • the minimum medium then contains:
  • a source of carbon and energy generally glucose
  • a source of potassium and phosphorus for example K2HPO4
  • a source of nitrogen and sulfur for example (NH 4 ) 2SO 4
  • a source of magnesium and sulfur for example MgSCUTHbO
  • a source of calcium for example CaCl2.2H20
  • a source of iron for example FeSCMJhbO;
  • sources of trace elements salts of Cu, Zn, Co, B, Mn, Mo;
  • vitamins (thiamine, biotin, vitamin B12 ).
  • the Applicant company has defined a very simple tasting matrix that nevertheless makes it possible to make an organoleptic evaluation similar to that obtained with much more complex and very different recipes such as an ice cream or a brioche.
  • This tasting matrix of microalgae flour compositions includes: 5-10% of microalgae flour composition, preferably about 7%; 0.5-2% sugar, preferably about 1%;
  • vanilla flavor preferably about 0.25%
  • skim milk preferably about 91.75%
  • the preparation of a tasting composition as described above is homogenized, heated to 60-85 ° C, preferably about 75 ° C, for 2-10 minutes, preferably about 5 minutes.
  • a sensory panel is defined.
  • This sensory panel is formed to evaluate the sensory properties of different batches of microalgal flour compositions, particularly Chlorella protothecoides biomass flour.
  • a set of individuals, at least 10, 20 or 30, in particular about 15, are pooled to evaluate descriptors of several microalgal flour compositions, preferably in comparison with a reference microalgae flour sample identified as consistent, that is to say of acceptable organoleptic quality (lot reference No. 1) and another sample of organoleptic quality very unacceptable (lot referenced No. 2).
  • the microalgal flour compositions are tested in the form of a tasting composition according to the present document.
  • the compositions may be tested in any other form desired by those skilled in the art, for example in the form of ice cream or bread-making product such as a brioche.
  • the reference batch of acceptable organoleptic quality is a composition of microalgae flour in the sense that it has the "satisfactory" sensory profile of all these descriptors.
  • the reference batch of organoleptic quality very unacceptable is a lot not satisfying the descriptors relating to aromatic notes, that is to say the descriptors flavors and flavors, because it has for example a significant vegetable aftertaste.
  • the reference batch of acceptable organoleptic quality is not necessarily the microalgae flour composition having the optimal sensory profile: it is preferably a microalgae meal composition perceived by the sensory panel. as "satisfactory", in particular with a score of 5, on all the descriptors tested.
  • the microalgae flour tested compositions are classified by the sensory panel on either side of this reference batch of acceptable organoleptic quality.
  • compositions tested are classified by the sensory panel relative to the reference batch (s) of acceptable or unacceptable organoleptic quality, preferably relative to the reference batch (s) of acceptable organoleptic quality. .
  • the first step results in the classification of the various flour compositions of microalgae tested according to their organoleptic quality.
  • ANOVA analysis of variances
  • PCA Principal Component Analysis
  • the present invention relates to a process for the preparation, by fermentation, of flour compositions of microalgae rich in lipids of optimized organoleptic quality.
  • the microalgae preferably microalgae of the genus Chlorella and more particularly Chlorella protothecoides, are cultivated in a minimum medium.
  • the biomass thus obtained can then be transformed into microalgae flour.
  • the minimum medium as used in the present invention comprises a source of carbon, potassium, phosphorus, nitrogen, magnesium, calcium, iron, trace elements and vitamins.
  • the minimum medium comprises the following compounds: Glucose, KH 2 PO 4 , NaH 2 PO 4 , MgSO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , CaCl 2 , FeSO 4 , MnSO 4 , CoSO 4 , CuSO 4 , ZnSO 4 , H 3 BO 3, Na 2 MoO 4 , Thiamine, Biotin, Vitamin B 12, Calcium pantotenate and p-Aminobenzoic acid, and optionally Inositol and / or Choline chloride.
  • this minimum medium comprises a reduced amount of sulfur source and / or is deprived of one or more vitamins of group B.
  • the minimum medium comprises a reduced amount of sulfur source.
  • the term "reduced amount” preferably means that the amount in the medium is less than the amount known to support the strain. Preferably this term means less than 20, 25, 30, 35, 40, 45 or 50% to the amount known to support the strain. Alternatively, a reduced amount may mean that the amount contained in the medium meets only 50, 55, 60, 65, 70, 75 or 80% of the requirements of the cultivated strain.
  • the sulfur contained in the minimum medium comes essentially from the macro-elements containing this element. Indeed, the contribution of micronutrients is usually negligible. Thus, according to one embodiment, the sulfur contained in the minimum medium comes essentially from MgSO 4 and / or (NH 4 ) 2 SO 4 .
  • the minimum medium used comprises at most the equivalent of about 1 g / L of MgSO 4 and about 0.2 g / L of (NH 4 ) 2 SO 4 as a source of sulfur.
  • the minimum medium used comprises at most the equivalent of 1 g / L of MgSO 4 and 0.2 g / L of (NH 4 ) 2 SO 4 as a source of sulfur.
  • the minimum medium used comprises the equivalent of about 1 g / L MgSC and about 0.2 g / L of (NhU ⁇ SC source of sulfur, and more preferably, the equivalent of 1 g / L MgSC and 0.2 g / L of (NhU ⁇ SC.
  • the minimum medium is deprived of one or more vitamins of group B.
  • the minimum medium does not contain choline and / or inositol. More particularly preferably, the minimum medium contains neither choline nor inositol.
  • the microalgae are cultured in the minimum medium throughout the duration of the fermentation, that is to say until a biomass sufficient to be converted into flour.
  • the fermentation has a duration of more than 50 hours, preferably between 50 and 150 hours.
  • the biomass produced is preferably greater than 100 or 150 g / L medium, and very particularly preferably between 100 and 250 g / L medium.
  • lipid-rich microalgae refers more particularly to microalgae producing a biomass comprising more than 30, 35, 40 or 45% lipid by dry weight of biomass.
  • Microalgae are preferably deprived of chlorophyll pigments.
  • the fermentation can be conducted in the dark.
  • microalgae may also be unable to produce, or have reduced production capacity, chlorophyll pigments.
  • the microalgae are cultured under heterotrophic conditions, that is to say without light by using a carbon substrate (preferably glucose) as a source of carbon and energy.
  • a carbon substrate preferably glucose
  • the biomass obtained contains little or no organoleptically undesirable compounds such as the oxidative degradation products of monounsaturated fatty acids.
  • the biomass contains little or no oxidative degradation products of oleic acid.
  • the content of linoleic acid (oxidative degradation product of oleic acid) is less than 18, 15, 10, 8 or 7% by weight relative to the total weight of fatty acids in the dry biomass.
  • the process is preferably carried out on an industrial scale, that is to say on fermenters of average (from about 1 to 100 m 3 ) and large capacity (from more than 100 m 3 ). According to one embodiment, the process is carried out on fermentors with a capacity of at least 1, 10, 25, 50, 75, 100, 500 or 1000 m 3 .
  • the process according to the invention may also comprise a step of transforming the biomass obtained into microalgae flour. This step may involve any method known to those skilled in the art for obtaining microalgae flours.
  • the present invention also relates to a lipid rich microalgae flour composition obtained according to the method of the present invention.
  • this flour composition for the preparation of food compositions such as food products, nutritional supplements, confectionery or beverages.
  • Example 1 Production of Chlorella protothecoides rich in lipids - Reduction of the MgSQ4 or vitamins intake
  • the strain used is Chlorella protothecoides UTEX 250 Preculture:
  • composition of the medium (in g / L or mg / L):
  • the incubation takes place under the following conditions: duration: 72 h; agitation temperature: 1 10 rpm (Infors Multitron Incubator).
  • the preculture is then transferred to a 30L fermentor of the Sartorius type.
  • the basic medium is:
  • the initial volume (Vi) of the fermenter is adjusted to 7 L after seeding. It is brought to 15 - 20 L in final.
  • the driving parameters of fermentation are as follows:
  • a glucose supply in the form of a concentrated solution at 700 g / L is continuously carried out so as to maintain the glucose content between 0 and 20 g / L. in the fermenter.
  • the flour compositions obtained with tests 2 and 3 obtain a grade of less than 5, that is to say a score lower than the reference composition of satisfactory organoleptic quality.
  • the compositions of tests 2 and 3 therefore have better organoleptic properties than those of the reference composition.

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Abstract

La présente invention est relative à un procédé depréparation, par voie fermentaire, de compositions de farine de microalgues riches en lipidesde qualité organoleptique optimisée, caractérisé en ce que les microalgues sont cultivées dans un milieu de culture minimum.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE COMPOSITIONS DE FARINE DE MICROALGUES RICHES EN LIPIDES DE QUALITE ORGANOLEPTIQUE OPTIMISEE
La présente invention est relative à un nouveau procédé de préparation, par voie fermentaire, de compositions de farine de microalgues du genre Chlorella riches en lipides, présentant un profil sensoriel optimisé, ce qui permet de les incorporer dans des formulations alimentaires sans génération d'arômes indésirables.
Présentation de l'état de l'art
Ne nécessitant historiquement « que de l'eau et de la lumière du soleil » pour croître, les algues sont considérées depuis longtemps comme une source de nourriture.
Il existe plusieurs espèces d'algues pouvant être utilisées en alimentation, la plupart étant des "macro-algues" comme le varech, la laitue de mer (Ulva lactuca) et des algues rouges de type Porphyra (cultivée au Japon) ou « dulse » (Palmaria palmata).
Cependant, outre ces macroalgues, il y a aussi d'autres sources d'algues représentées par les « microalgues », c'est à dire des algues microscopiques unicellulaires photosynthétiques ou non, d'origine marine ou non, cultivées pour leurs applications dans les biocarburants ou l'alimentation.
Par exemple, la spiruline (Arthrospira platensis) est cultivée dans des lagunes ouvertes (par phototrophie) pour une utilisation comme complément alimentaire ou incorporée en petites quantités dans la confiserie ou les boissons (généralement moins de 0,5% poids / poids).
D'autres microalgues riches en lipides, y compris certaines espèces de type Chlorella, sont aussi très populaires dans les pays asiatiques comme compléments alimentaires (mention est faite de microalgues du genre Crypthecodinium ou Schizochytrium producteurs d'acides gras oméga 3).
La production et l'utilisation de la farine de microalgues de type Chlorella sont par exemple décrits dans les documents WO 2010/120923 et WO 2010/045368.
La fraction huile de la farine de microalgues, qui peut être composée essentiellement d'huiles mono-insaturées, peut offrir des avantages nutritionnels et santé par rapport aux huiles saturées, hydrogénées et polyinsaturées souvent trouvées dans les produits alimentaires conventionnels.
Lorsque l'on souhaite fabriquer industriellement des poudres de farine de microalgues à partir de leur biomasse, d'importantes difficultés demeurent, non seulement du point de vue technologique, mais également du point de vue du profil sensoriel des compositions produites. En effet, si des poudres d'algues, par exemple fabriquées avec des algues cultivées photosynthétiquement dans des étangs extérieurs ou par photobioréacteurs, sont disponibles dans le commerce, elles ont une couleur vert foncée (liée à la chlorophylle) et un goût fort, désagréable.
Même formulées dans des produits alimentaires ou comme compléments nutritionnels, ces poudres d'algues communiquent toujours cette couleur verte visuellement peu attrayante au produit alimentaire ou au complément nutritionnel et ont un goût désagréable de poisson ou la saveur d'algues marines.
Par ailleurs, il est connu que certaines espèces d'algues bleues produisent naturellement des molécules chimiques odorantes telles que la géosmine (trans-1 ,10- diméthyle-trans-9-decalol) ou le MIB (2-méthylisobornéol), générant des odeurs terreuses ou de moisi.
Quant aux chlorelles, le descripteur communément admis dans ce domaine est le goût de « thé vert », un peu semblable à d'autres poudres végétales vertes telles que l'orge vert en poudre ou le blé vert en poudre, goût attribué à sa forte teneur en chlorophylle.
Leur saveur n'est habituellement masquée que lorsqu'elles sont mélangées avec des légumes à saveur forte ou des jus d'agrumes.
Il existe donc toujours un besoin non satisfait de disposer de compositions de farine de microalgues du genre Chlorella de qualité organoleptique convenable permettant l'utilisation de celles-ci dans des produits alimentaires plus nombreux et diversifiés.
Résumé de l'invention
La société Demanderesse a trouvé que l'on pouvait répondre à ce besoin en proposant un nouveau procédé de préparation, par voie fermentaire, de compositions de farine de microalgues du genre Chlorella riches en lipides.
Ainsi, la présente invention est relative à un procédé de fermentation dans lequel les microalgues sont cultivées dans un milieu de culture dit « minimum ».
De préférence, le milieu minimum :
contient une quantité réduite en source de soufre et/ou
- est privé d'une ou plusieurs vitamines du groupe B, en particulier de vitamines de type choline et inositol.
Selon un mode de réalisation, le milieu minimum contient une quantité réduite en source de soufre, de préférence une quantité réduite en MgSC>4 et/ou (NhU^SCU. En particulier, le milieu minimum peut ne pas contenir plus de 1 g/L de MgSC>4 ou peut contenir environ 1 g/L de MgSC>4. Il peut également ne pas contenir plus de 0,2 g/L de (NhU^SCU ou peut contenir environ 0,2 g/L de (NhU^SCU. Selon un autre mode de réalisation, le milieu minimum est privé d'une ou plusieurs vitamines du groupe B. En particulier, le milieu minimum peut ne pas contenir de choline et/ou d'inositol. De préférence, il ne contient ni choline, ni inositol.
Les qualités organoleptiques des compositions de farine peuvent être évaluées au moyen d'une composition de dégustation préparée en mélangeant 5-10 % de composition de farine de microalgues, 0,5-2% de sucre, 0,1 -0,5 % d'arôme vanille et du lait écrémé; les pourcentages étant exprimés en poids de la composition de dégustation, en homogénéisant la composition avant de la chauffer à 60-85°C pendant 2-10 minutes.
Les microalgues peuvent être sélectionnées parmi les Chlorella protothecoides, Chlorella kessleri, Chlorella minutissima, Chlorella sp., Chlorella sorokiniama, Chlorella luteoviridis, Chlorella vulgaris, Chlorella reisiglii, Chlorella ellipsoidea, Chlorella saccarophila, Parachlorella kessleri, Parachlorella beijerinkii, Prototheca stagnora et Prototheca moriformis.
De préférence, les microalgues appartiennent au genre Chlorella, et de manière tout particulièrement préférée sont des Chlorella protothecoides.
Selon un mode de réalisation, les microalgues sont privées de pigments chlorophylliens. Ces microalgues peuvent notamment être cultivées à l'obscurité ou sont incapables de produire, ou ont une capacité de production réduite, de pigments chlorophylliens.
La présente invention concerne également une composition de farine de microalgues riches en lipides obtenue par le procédé selon l'invention, ainsi que l'utilisation de cette composition de farine pour la préparation d'une composition alimentaire.
Description détaillée de l'invention
Au sens de l'invention, une composition de farine de microalgues présente un « profil sensoriel optimisé » ou une « qualité organoleptique optimisée », lorsque son évaluation par un panel sensoriel en formulation alimentaire (par exemple dans une crème glacée ou dans une composition de dégustation telle que décrite ci-dessous) conclut à l'absence de défauts qui altèrent la qualité organoleptique desdites formulations alimentaires contenant ces compositions de farine de microalgues.
Par « qualité organoleptique » est entendue la propriété d'un aliment en termes de goût, odeur, aspect, couleur et consistance.
Ces défauts (terme anglo-saxon de « off-notes ») sont associés à la présence de molécules spécifiques odorantes et/ou aromatiques indésirables qui se caractérisent par un seuil de perception correspondant à la valeur minimale du stimulus sensoriel nécessaire à l'éveil d'une sensation. Le « profil sensoriel optimisé » ou « qualité organoleptique optimisée » est alors traduit par un panel sensoriel par l'obtention des meilleurs scores sur une échelle d'évaluation des 4 critères sensoriels (aspect, texture, saveurs et flaveurs).
Par « teneur totale » est entendue la somme des teneurs pour chacun des composés organiques volatils de la liste.
Tel qu'utilisé ici, le terme « environ » se réfère à une valeur +/- 20%, 10%, 5% ou
2%.
Au sens de la présente invention, le terme « farine de microalgues » doit être compris dans son interprétation la plus large et comme désignant par exemple, une composition comprenant une pluralité de particules de biomasse de microalgues. La biomasse de microalgues est dérivée de cellules de microalgues, qui peuvent être entières ou cassées, ou un mélange de cellules entières et cassées.
Un certain nombre de documents de l'état de l'art, comme la demande de brevet internationale WO 2010/120923, décrivent des méthodes de préparation et d'utilisation en alimentation de la biomasse de microalgues de Chlorella.
Les microalgues dont il est question dans la présente invention sont donc de préférence des microalgues du genre Chlorella, plus particulièrement Chlorella protothecoides, plus particulièrement encore des Chlorella privées de pigments chlorophylliens, par toute méthode connue en soi de l'homme du métier (soit par le fait que la culture est réalisée à l'obscurité, soit parce que la souche a été mutée de manière à ne plus produire ces pigments). Notamment, les microalgues riches en lipides peuvent être choisies, de manière non-exhaustive, parmi les Chlorella protothecoides, Chlorella kessieri, Chlorella minutissima, Chlorella sp., Chlorella sorokiniama, Chlorella luteoviridis, Chlorella vulgaris, Chlorella reisiglii, Chlorella ellipsoidea, Chlorella saccarophila, Parachlorella kessieri, Parachlorella beijerinkii, Prototheca stagnora et Prototheca moriformis. Ainsi, dans un mode de réalisation tout particulier, la composition de farine de microalgues est une composition de farine de Chlorella, et en particulier de Chlorella protothecoides.
Le procédé fermentaire décrit dans la demande de brevet WO 2010/120923 permet la production d'un certain nombre de compositions de farine de microalgues de qualité organoleptique variable.
Le milieu de culture recommandé dans cette demande de brevet est un milieu de fermentation complexe, comprenant :
une source de carbone (glucose, fructose, sucrose, galactose, xylose mannose, rhamnose, arabinose...),
une source d'azote (telle que des protéines, de la farine de soja, de l'extrait de levures, de l'eau de trempe du maïs...), des éléments à l'état de traces (zinc, bore, cobalt, cuivre, manganèse et molybdate, apportés sous la forme de ZnC , H3BO4, C0CI2.6H2O, CUCI2.2H2O, MnCI2.4H20 et (ΝΗ4)6Μθ7θ24.4Η20),
de manière optionnelle un tampon de pH et
- du phosphate (comme source de phosphore, des sels de phosphates peuvent être utilisés).
Pour les souches maintenues en vie par l'Université du Texas à Austin pour sa collection de microalgues (UTEX), différents milieux sont proposés (cf. leur site internet http://www.utew.org/).
Par ailleurs, dans la demande de brevet WO 2010/120923, il est précisé qu'une haute teneur en huile peut être produite par la fourniture en excès de source de carbone et sous limitation en azote.
Mais nulle part dans ce document, il n'est évoqué ou suggéré d'utiliser un milieu minimum, que ce soit pour faire croître la microalgue, ou pour favoriser la production de compositions de farine présentant un profil sensoriel optimisé.
Un milieu minimum se définit classiquement comme un milieu ne comportant que les éléments chimiques strictement nécessaires à la croissance de la microalgue, sous une forme utilisable par les microalgues n'ayant pas d'exigence particulière.
Le milieu minimum contient alors :
- une source de carbone et d'énergie : généralement du glucose ;
une source de potassium et de phosphore : par exemple K2HPO4 ; une source d'azote et de soufre : par exemple (NH4)2S04 ;
une source de magnésium et de soufre : par exemple MgSCUTHbO ; une source de calcium : par exemple CaCl2.2H20 ;
- une source de fer : par exemple FeSCMJhbO ;
des sources d'oligoéléments : sels de Cu, Zn, Co, B, Mn, Mo ; et
des vitamines (thiamine, biotine, vitamine B12...).
Or, comme il sera exemplifié ci-après, la société Demanderesse a trouvé que si l'on réduit encore l'apport en soufre de ce milieu minimum et/ou l'on élimine certaines vitamines (surtout choline et inositol, assimilés à des vitamines du groupe B), on obtenait alors des compositions de farine de ces microalgues présentant un profil sensoriel optimisé.
Pour déterminer ce profil sensoriel, la société Demanderesse a défini une matrice de dégustation très simple qui permet pourtant de faire une évaluation organoleptique similaire à celle obtenue avec des recettes beaucoup plus complexes et très différentes telles qu'une crème glacée ou une brioche.
Cette matrice de dégustation de compositions de farine de microalgues comprend : 5-10 % de composition de farine de microalgues, de préférence environ 7 % ; 0,5-2% de sucre, de préférence environ 1 % ;
0,1 -0,5 % d'arôme vanille, de préférence environ 0,25% ; et
le reste en lait écrémé, de préférence environ 91 ,75% ;
les pourcentages étant exprimés en poids de la composition de dégustation.
La préparation d'une composition de dégustation telle que décrite ci-dessus, est homogénéisée, chauffée à 60-85°C, de préférence environ 75°C, pendant 2-10 minutes, de préférence environ 5 minutes.
Pour tester et évaluer les qualités organoleptiques d'une composition de farine de microalgues comprises dans la composition de dégustation telle que décrite ci-dessus, il est défini un panel sensoriel.
Ce panel sensoriel est formé pour évaluer les propriétés sensorielles de différents lots de compositions de farine de microalgues, en particulier de farine de biomasse de Chlorella protothecoides.
Un ensemble de personnes, au minimum 10, 20 ou 30, en particulier environ 15, est rassemblé pour évaluer des descripteurs de plusieurs compositions de farine de microalgues , de préférence en comparaison d'un échantillon de farine de microalgues de référence identifié conforme, c'est-à-dire de qualité organoleptique acceptable, (lot référence n°1 ) et un autre échantillon de qualité organoleptique très inacceptable (lot référencé n°2).
De préférence, les compositions de farine de microalgues sont testées sous la forme d'une composition de dégustation selon le présent document. Alternativement, les compositions peuvent être testées sous toute autre forme désirée par l'homme du métier, par exemple sous forme de crème glacée ou de produit de panification comme une brioche.
De préférence, les produits de référence tels que présentés dans le tableau suivant sont associés à chaque descripteur :
Descripteurs Référence
Aspect Couleur (de clair à foncé)
Texture Nappant lait entier + 5% crème
Saveurs Sucré Saccharose 1 %
100 g de champignons dans 100 ml d'eau froide
Champignon
/ dilution X 4
Céréales Solution Ebly 10%
Flaveurs Beurre / produit laitier
Huile rance Huile oxydée 1 ,5%
Composition de farine de microalgues très
Arrière goût végétal
inacceptable Bien entendu, l'homme du métier peut définir d'autres produits de référence s'il le souhaite.
A chaque séance de dégustation, plusieurs produits, par exemple 4 à 5, sont évalués sur chaque descripteur en comparaison d'un lot ou échantillon de référence, de préférence un lot ou échantillon de référence considéré comme de qualité organoleptique acceptable.
Tous les produits sont évalués les uns après les autres, sur des échelles allant par exemple de 1 à 9 de la manière suivante :
Valeur de 1 : le descripteur évalué n'est pas présent dans le produit ;
Valeur de 5 : le descripteur évalué est présent dans le produit exactement de la même façon que sur le produit de référence de qualité organoleptique acceptable ;
Valeur de 9 : le descripteur évalué est très présent dans le produit.
Le lot de référence de qualité organoleptique acceptable est une composition de farine de microalgues conforme au sens où elle présente le profil sensoriel "satisfaisant" de tous ces descripteurs. Le lot de référence de qualité organoleptique très inacceptable est un lot ne satisfaisant pas les descripteurs relatifs aux notes aromatiques, c'est-à-dire aux descripteurs Saveurs et Flaveurs, car il présente par exemple un arrière goût végétal important.
Il est important de noter que le lot de référence de qualité organoleptique acceptable n'est pas forcément la composition de farine de microalgues présentant le profil sensoriel optimal : il s'agit de préférence d'une composition de farine de microalgues perçue par le panel sensoriel comme "satisfaisant", notamment présentant une note de 5, sur tous les descripteurs testés. Dans ce mode de réalisation, les compositions testées de farine de microalgues sont classées par le panel sensoriel de part et autre de ce lot de référence de qualité organoleptique acceptable.
De manière générale, les compositions testées sont classées par le panel sensoriel par rapport au(x) lot(s) de référence de qualité organoleptique acceptable ou inacceptable, de préférence par rapport au(x) lot(s) de référence de qualité organoleptique acceptable.
Ainsi, la première étape aboutit au classement des différentes compositions de farine de microalgues testées en fonction de leur qualité organoleptique.
Notamment, des analyses de variances (ANOVA) sont réalisées pour évaluer le pouvoir discriminant des descripteurs (descripteurs dont la p-value associée au test de Fisher - ANOVA de type 3 - est inférieure à 0,20 pour l'effet Composition dans le modèle descripteur ~ Composition + juge). L'effet Composition s'interprète comme le pouvoir discriminant des descripteurs : s'il n'y a pas d'effet (Probabilité Critique > 0,20), les compositions n'ont pas été discriminées selon ce critère. Plus la probabilité critique est petite, plus le descripteur est discriminant. Une Analyse en Composantes Principales (ACP) est ensuite réalisée afin d'obtenir une cartographie sensorielle des compositions, et une représentation simultanée de toutes les compositions sur tous les descripteurs.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé de préparation, par voie fermentaire, de compositions de farine de microalgues riches en lipides de qualité organoleptique optimisée.
Dans le procédé selon l'invention, les microalgues, préférence des microalgues du genre Chlorella et plus particulièrement Chlorella protothecoides, sont cultivées dans un milieu minimum. La biomasse ainsi obtenue peut ensuite être transformée en farine de microalgues.
Le milieu minimum tel qu'utilisé dans la présente invention comprend une source de carbone, de potassium, de phosphore, d'azote, de magnésium, de calcium, de fer, d'oligoéléments et de vitamines.
Selon un mode de réalisation particulier, le milieu minimum comprend les composés suivant : Glucose, KH2P04, NaH2P04, MgS04, (NH4)2S04, CaCI2, FeS04, MnS04, CoS04, CuS04, ZnS04, H3BO3, Na2Mo04, Thiamine, Biotine, vitamine B12, Calcium pantoténate et Acide p-aminobenzoique, et optionnellement Inositol et/ou Chlorure de Choline.
De préférence, ce milieu minimum comprend une quantité réduite en source de soufre et/ou est privé d'une ou plusieurs vitamines du groupe B.
Selon un mode de réalisation, le milieu minimum comprend une quantité réduite en source de soufre.
Tel qu'utilisé ici, le terme « quantité réduite » signifie, de préférence, que la quantité présente dans le milieu est inférieure à la quantité connue pour subvenir aux besoins de la souche. De préférence, ce terme signifie une quantité inférieure de 20, 25, 30, 35, 40, 45 ou 50% à la quantité connue pour subvenir aux besoins de la souche. Alternativement, une quantité réduite peut signifier que la quantité contenue dans le milieu ne répond qu'à 50, 55, 60, 65, 70, 75 ou 80% des besoins de la souche cultivée.
Le soufre contenu dans le milieu minimum provient essentiellement des macro- éléments contenant cet élément. En effet, l'apport des micro-éléments est habituellement négligeable. Ainsi, selon un mode de réalisation le soufre contenu dans le milieu minimum provient essentiellement de MgS04 et/ou (NH4)2S04.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, le milieu minimum utilisé comprend au maximum l'équivalent d'environ 1 g/L de MgS04 et d'environ 0,2 g/L de (NH4)2S04 en source de soufre. De préférence, le milieu minimum utilisé comprend au maximum l'équivalent d'1 g/L de MgS04 et de 0,2 g/L de (NH4)2S04 en source de soufre. Selon un mode de réalisation préférée, le milieu minimum utilisé comprend l'équivalent d'environ 1 g/L de MgSC et d'environ 0,2 g/L de (NhU^SC en source de soufre, et de manière plus préférée, l'équivalent d'1 g/L de MgSC et de 0,2 g/L de (NhU^SC .
Selon un mode de réalisation, le milieu minimum est privé d'une ou plusieurs vitamines du groupe B.
De préférence, le milieu minimum ne contient pas de choline et/ou d'inositol. De manière plus particulièrement préférée, le milieu minimum ne contient ni choline, ni inositol.
De préférence, les microalgues sont cultivées dans le milieu minimum durant toute la durée de la fermentation, c'est-à-dire jusqu'à l'obtention d'une biomasse suffisante pour être transformée en farine. Typiquement, la fermentation a une durée de plus de 50 heures, de préférence entre 50 et 150 heures. La biomasse produite est de préférence supérieur à 100 ou 150 g/L de milieu, et de manière tout particulièrement préférée comprise entre 100 et 250 g/L de milieu.
Tel qu'utilisé ici, le terme « microalgues riches en lipides » désigne plus particulièrement des microalgues produisant une biomasse comprenant plus de 30, 35, 40 ou 45% de lipides en poids sec de biomasse.
Les microalgues sont de préférence privées de pigments chlorophylliens. En particulier, la fermentation peut être conduite à l'obscurité. De manière alternative, les microalgues peuvent également être incapables de produire, ou avoir une capacité de production réduite, de pigments chlorophylliens.
Ainsi, selon un mode de réalisation préférée, les microalgues sont cultivées en conditions hétérotrophiques, c'est-à-dire sans lumière en utilisant un substrat carboné (de préférence le glucose) comme source de carbone et d'énergie.
Selon un mode préféré, la biomasse obtenue contient peu ou pas de composés organoleptiquement indésirables tels que les produits de dégradation oxydative des acides gras monoinsaturés. En particulier, la biomasse contient peu ou pas de produits de dégradation oxydative de l'acide oléique. De préférence, la teneur en acide linoléique (produit de dégradation oxydative de l'acide oléique) est inférieure à 18, 15, 10, 8 ou 7% en poids par rapport au poids total des acides gras dans la biomasse sèche.
Bien qu'utilisable à plus petite échelle, le procédé est de préférence mis en œuvre à l'échelle industrielle, c'est-à-dire sur des fermenteurs de moyenne (d'environ 1 à 100 m3) et grande capacité (de plus de 100 m3). Selon un mode de réalisation, le procédé est mis en œuvre sur des fermenteurs d'une capacité d'au moins 1 , 10, 25, 50, 75, 100, 500 ou 1000 m3.
Le procédé selon l'invention peut également comprendre une étape de transformation de la biomasse obtenue en farine de microalgues. Cette étape peut impliquer toute méthode connue de l'homme du métier pour obtenir des farines de microalgues. La présente invention concerne également une composition de farine de microalgues riches en lipides obtenue selon le procédé de la présente invention.
Elle concerne également l'utilisation de cette composition de farine pour la préparation de compositions alimentaires telles que des produits alimentaires, des compléments nutritionnels, des confiseries ou des boissons.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples qui suivent, lesquels se veulent illustratifs et non limitatifs.
EXEMPLES
Exemple 1 : Production de Chlorella protothecoides riche en lipides - Réduction de l'apport en MgSQ4 ou en vitamines
La souche utilisée est Chlorella protothecoides UTEX 250 Préculture :
500 mL de milieu dans un Erlenmeyer de 2L ;
Composition du milieu (en g/L ou mg/L) :
L'incubation se déroule dans les conditions suivantes : durée : 72 h ; température agitation : 1 10 rpm (Incubateur Infors Multitron).
La préculture est ensuite transférée dans un fermenteur de 30L de type Sartorius.
Culture pour production de biomasse :
Le milieu de base est le suivant :
L'apport en MgS04 est réduit à 1 g/L dans l'essai 2 et le chlorure de Choline et Nnositol sont éliminés dans l'essai 3.
Le volume initial (Vi) du fermenteur est ajusté à 7 L après ensemencement. Il est porté à 15 - 20 L en final.
Les paramètres de conduite de la fermentation sont les suivants :
Température 28 °C
pH 6.8 par NH3 28% w/w puis KOH 5N
p02 > 20% (maintenue par agitation) Agitation 300 RPM mini
Débit d'air 15 L/min
Lorsque la concentration résiduelle en glucose tombe en dessous de 10 g/L, un apport de glucose sous forme d'une solution concentrée à 700 g/L est réalisé en continu de façon à maintenir la teneur en glucose entre 0 et 20 g/L dans le fermenteur.
Lorsque 1000 g de glucose ont été consommés et que la biomasse a atteint une concentration de 70 g/L, l'ammoniaque est remplacé par de la potasse pour la régulation de pH. Cela permet à la biomasse d'accumuler des lipides
Résultats:
Plus la note donnée par le panel sensoriel est élevée, plus la composition se caractérise par la présence d' « off-notes », c'est-à-dire de défauts organoleptiques.
Les compositions de farine obtenues avec les essais 2 et 3 obtiennent une note inférieure à 5, c'est-à-dire une note inférieure à la composition de référence de qualité organoleptique satisfaisante. Les compositions des essais 2 et 3 ont donc des propriétés organoleptiques meilleures que celles de la composition de référence.
Ces résultats montrent donc que la limitation du milieu en Soufre, en particulier en réduisant la concentration de MgSC qui est la source principale de soufre, ou l'absence de certaines vitamines, en particulier l'inositol et/ou la choline, entraine une réduction significative du niveau des off-notes et ainsi une amélioration de la qualité organoleptique de la composition.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de préparation, par voie fermentaire, de compositions de farine de microalgues riches en lipides de qualité organoleptique optimisée, caractérisé en ce que les microalgues sont cultivées dans un milieu de culture minimum.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le milieu minimum : contient une quantité réduite en source de soufre et/ou
est privé d'une ou plusieurs vitamines du groupe B.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum contient une quantité réduite en source de soufre.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum contient une quantité réduite en MgSC et/ou (NhU^SC .
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le milieu minimum ne contient pas plus de 1 g/L de MgSC .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum contient environ 1 g/L de MgSC .
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum ne contient pas plus de 0,2 g/L de (NhU^SC .
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum contient environ 0,2 g/L de (NhU^SC .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum comprend au maximum l'équivalent d'environ 1 g/L de MgSC et d'environ 0,2 g/L de (NhU^SC en source de soufre.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum est privé d'une ou plusieurs vitamines du groupe B.
1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum ne contient pas de choline.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum ne contient pas d'inositol.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu minimum ne contient pas ni choline, ni inositol.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les qualités organoleptiques des compositions de farine sont évaluées au moyen d'une composition de dégustation préparée en mélangeant 5-10 % de composition de farine de microalgues, 0,5-2% de sucre, 0,1 -0,5 % d'arôme vanille et du lait écrémé; les pourcentages étant exprimés en poids de la composition de dégustation, en homogénéisant la composition avant de la chauffer à 60-85°C pendant 2-10 minutes.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les microalgues sont sélectionnées parmi les Chlorella protothecoides, Chlorella kessleri, Chlorella minutissima, Chlorella sp., Chlorella sorokiniama, Chlorella luteoviridis, Chlorella vulgaris, Chlorella reisiglii, Chlorella ellipsoidea, Chlorella saccarophila, Parachlorella kessleri, Parachlorella beijerinkii, Prototheca stagnora et Prototheca moriformis.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les microalgues appartiennent au genre Chlorella.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les microalgues sont des Chlorella protothecoides.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les microalgues sont privées de pigments chlorophylliens.
19. Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce que les microalgues sont cultivées à l'obscurité.
20. Procédé selon la revendication 18 ou 19 caractérisé en ce que les microalgues sont incapables de produire, ou ont une capacité de production réduite, de pigments chlorophylliens.
21 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de transformation des microalgues en farine de microalgues.
22. Composition de farine de microalgues riches en lipides obtenue par le procédé selon les revendications 1 à 21 .
23. Utilisation de la composition de farine de microalgues riches en lipides de la revendication 22 pour la préparation d'une composition alimentaire.
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