EP3945862A1 - Composition proteique de feverole - Google Patents

Composition proteique de feverole

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Publication number
EP3945862A1
EP3945862A1 EP20712387.8A EP20712387A EP3945862A1 EP 3945862 A1 EP3945862 A1 EP 3945862A1 EP 20712387 A EP20712387 A EP 20712387A EP 3945862 A1 EP3945862 A1 EP 3945862A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protein
proteins
bean
protein composition
weight
Prior art date
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Pending
Application number
EP20712387.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jorge Luis VENTUREIRA
Damien Passe
Christophe Laroche
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.)
Roquette Freres SA
Original Assignee
Roquette Freres SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Roquette Freres SA filed Critical Roquette Freres SA
Publication of EP3945862A1 publication Critical patent/EP3945862A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/14—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23C—DAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; PREPARATION THEREOF
    • A23C11/00—Milk substitutes, e.g. coffee whitener compositions
    • A23C11/02—Milk substitutes, e.g. coffee whitener compositions containing at least one non-milk component as source of fats or proteins
    • A23C11/10—Milk substitutes, e.g. coffee whitener compositions containing at least one non-milk component as source of fats or proteins containing or not lactose but no other milk components as source of fats, carbohydrates or proteins
    • A23C11/103—Milk substitutes, e.g. coffee whitener compositions containing at least one non-milk component as source of fats or proteins containing or not lactose but no other milk components as source of fats, carbohydrates or proteins containing only proteins from pulses, oilseeds or nuts, e.g. nut milk
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    • A23C9/12—Fermented milk preparations; Treatment using microorganisms or enzymes
    • A23C9/13—Fermented milk preparations; Treatment using microorganisms or enzymes using additives
    • A23C9/1315—Non-milk proteins or fats; Seeds, pulses, cereals or soja; Fatty acids, phospholipids, mono- or diglycerides or derivatives therefrom; Egg products
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    • A23G9/00—Frozen sweets, e.g. ice confectionery, ice-cream; Mixtures therefor
    • A23G9/32—Frozen sweets, e.g. ice confectionery, ice-cream; Mixtures therefor characterised by the composition containing organic or inorganic compounds
    • A23G9/38—Frozen sweets, e.g. ice confectionery, ice-cream; Mixtures therefor characterised by the composition containing organic or inorganic compounds containing peptides or proteins
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    • A23L2/66—Proteins
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    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
    • A23L33/185—Vegetable proteins
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    • 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 invention relates to the field of protein isolates from legumes, and in particular protein isolates from field beans.
  • Field beans or field beans (according to the old spelling), are annual plants of the species Vicia faba. They are legumes from the Fabaceae family, a subfamily of the Faboideae, a tribe of the Fabeae.
  • the classic process is initiated by grinding the beans to obtain a flour. This is then diluted in water in order to undergo an alkaline extraction aimed at solubilizing the bean proteins. The solution then undergoes a liquid / solid separation in order to obtain on the one hand a crude protein solution and on the other hand a solid fraction enriched with starch and fibers. The proteins are extracted via isoelectric pH precipitation of the proteins, they are separated from the aqueous solution and dried.
  • the protein isolate thus obtained has a protein content of at least 80% (expressed as total nitrogen multiplied by the coefficient 6.25, on the dry matter total, calculation method described in the document available at the following address: http: //www.favv- afsca.fgov.be/laboratories/methods/fasfc/_documents/METLFSAL003Proteinebrut ev10.pdf).
  • This is of known long-term industrial interest, especially in human and animal food. Indeed, its nutritional and functional properties allow it to be included in a large number of recipes and formulations.
  • the protein isolate obtained is systematically characterized by a dark gray, even black color. This mainly comes from the tannins and polyphenols present in the external fibers, entrained with the proteins during the manufacturing process of said protein isolate.
  • a bean protein composition is proposed, the color of which is characterized by an L component greater than 70 according to the L * a * b measurement and the water retention is greater than 3 grams of water per gram of isolate.
  • a process for producing a bean protein composition characterized in that it comprises the following steps: 1) Use of bean seeds; 2) Grinding of the beans using a stone mill, followed by separation of the ground material obtained into two so-called light and heavy fractions using an ascending air flow, then a second grinding heavy fraction with a knife mill; 3) Final grinding of the heavy fraction using a roller mill to obtain a flour; 4) Suspending the flour in an aqueous solvent; 5) Removal of the solid fractions from the suspension by centrifugation and obtaining a liquid fraction; 6) Isolation by precipitation by heating at isoelectric pH of the bean proteins contained in the liquid fraction; 7) Dilution of the bean proteins previously obtained to 15-20% by weight of dry matter and neutralization of the pH between 6 and 8, preferably 7, to obtain the protein composition of bean; 8) Drying of the protein composition of faba beans.
  • the invention and the variants thereof may allow, in general, to provide a practical and efficient solution to meet the needs of the industry to have a protein isolate of faba bean whose color is characterized by an L component greater than 70 according to the L * a * b measurement and the water retention is greater than 3 grams of water per gram of isolate, of its production process and of suitable industrial uses.
  • FIG. 1 shows a conventional method of separating the outer fibers and cotyledons of bean seeds
  • FIG. 2 shows a method according to the invention for separating the outer fibers and cotyledons of bean seeds
  • faba bean is meant the group of annual plants of the species Vicia faba, belonging to the group of legumes of the family Fabaceae, subfamily of Faboideae, tribe of Fabeae. We distinguish the Minor and Major varieties. In the present invention, wild varieties and those obtained by genetic engineering or variety selection are all excellent sources.
  • protein composition any composition rich in proteins, obtained by extraction from a plant and purification if necessary. A distinction is made between concentrates whose richness expressed as% protein on dry matter is greater than 50%, and isolates whose richness expressed as% protein on dry matter is greater than 80%.
  • L * a * b measurement is meant the evaluation of the coloring according to the CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) chromatic space methodology presented in the publication “Colorimetry” (n ° 15, 2nd Ed., P. 36, 1986), using an adapted spectrophotometer, which converts it into 3 parameters: the lightness L which takes values between 0 (black) and 100 (reference white); parameter a represents the value on a red green axis and parameter b represents the value on a blue yellow axis.
  • the measurement of this coloration is preferably carried out using DATA COLOR -DATA FLASH 100 or KONIKA MINOLTA CM5 spectrophotometers, with the help of their user manuals.
  • water retention is meant the amount of water in grams that a gram of protein is likely to absorb.
  • test A To measure this water retention capacity, test A is used, the protocol of which is described below.
  • the isolate according to the invention is characterized by a high protein content greater than 70% expressed as a percentage by weight of proteins on dry matter, preferably greater than 80% by weight, even more preferably greater than 90 % in weight.
  • the protein composition according to the invention has a dry matter greater than 80% by weight, preferably greater than 85% by weight, even more preferably greater than 90% by weight. Any method for measuring the water content can be used to quantify this dry matter, the gravimetric technique evaluating the loss of water by desiccation is preferred.
  • It consists of determining the amount of water evaporated by heating a known quantity of a sample of known mass.
  • the water is evaporated by placing the sample in a heated chamber until the mass of the sample stabilizes, the water being completely evaporated.
  • the temperature is 105 ° C under atmospheric pressure.
  • a second aspect of the invention consists of a process for producing a faba bean protein composition according to the invention characterized in that it comprises the following steps: 1) Use of bean seeds; 2) Grinding of the beans using a stone mill, followed by separation of the ground material obtained into two so-called light and heavy fractions using an ascending air flow, then a second grinding of the heavy fraction with a knife mill; 3) Final grinding of the heavy fraction using a grinder selected from roller mills and knife mills to obtain a flour; 4) Suspending the flour in an aqueous solvent; 5) Removal of the solid fractions from the suspension by centrifugation and obtaining a liquid fraction; 6) Isolation by precipitation by heating at isoelectric pH of the bean proteins contained in the liquid fraction; 7) Dilution of the bean proteins previously obtained to 15-20% by weight of dry matter and neutralization of the pH between 6 and 8, preferably 7, to obtain the protein composition of bean; 8) Drying of the protein composition of faba
  • stone mill is meant a system made up of two superimposed stone cylinders leaving a space approximately equal to the size of the seed.
  • One of the cylinders is static, while the other is rotating.
  • the seeds are introduced between these two cylinders, and their relative movement will impose a physical constraint on these seeds.
  • the term "knife mill” should be understood to mean a system consisting of a chamber equipped with an upper inlet for introducing the seeds, several knives arranged on an axis intended to put them in rotation in said chamber and of a lower outlet equipped with a sieve to let out only the seeds of a desired grain size.
  • the first step consists of the implementation of faba beans. These still include their protective external fibers, also called “hulls” in English.
  • the seeds can undergo a pre-treatment which may include steps of cleaning, sieving (separation of the seeds from the stones, for example), soaking, bleaching or toasting. Of Preferably, if bleaching is performed, the heat treatment schedule will be 3 minutes at 80 ° C.
  • Non-limiting examples of varieties are, for example, the Tiffany, FFS or YYY varieties.
  • varieties of bean seeds with a naturally low tannin and / or polyphenol content will be used, such as the Organdi variety. Such varieties are known and capable of being obtained by varietal crossing and / or genetic modifications.
  • the second step aims at the most efficient possible separation of the external fibers and the cotyledons. It is initiated by the first crushing of the beans using a stone mill.
  • a particular and particularly suitable example of such a stone mill is, for example, sold by the company Alma®.
  • the seed will be introduced into a space made up of two stone discs, one of which is rotating.
  • the inter-disc space is adjusted between 0.4 and 0.6 mm.
  • the ground material obtained is then subjected to the application of an ascending air flow, against the current.
  • the different solid particles will be classified according to their density.
  • two fractions are obtained: a light fraction mainly containing the external fibers or “hulls” and a “heavy” fraction mainly containing the cotyledons.
  • a particular and particularly suitable example of a suitable device is, for example, MZMZ 1 - 40 sold by the company Hosokawa-alpine®.
  • the heavy fraction, enriched in cotyledons, will then be ground using a knife mill.
  • a particular and particularly suitable example of such a knife mill is, for example, the SM300 sold by the company Retsch®.
  • the third step aims to reduce the particle size of the heavy fraction enriched in cotyledons by grinding them using a mill selected from among roller mills and knife mills, in particular a roller mill.
  • a mill selected from among roller mills and knife mills, in particular a roller mill.
  • a particular and particularly suitable example, for so-called “dry” grinding, that is to say without solvent, of such a roller mill is, for example, MLU 202, sold by the company Bühler®. It is used here in order to reduce the grain size of the flour overall, in order to obtain a homogeneous and sufficiently fine powder to allow the next step 4 to be facilitated.
  • the preferred particle size is between 200 and 400 microns, preferably 300 microns.
  • a laser granulometry apparatus is preferably used, although any method is possible such as sieving.
  • the step of reducing the particle size of the heavy fraction enriched in cotyledons can be carried out in the presence of an aqueous solvent, preferably water.
  • an aqueous solvent preferably water.
  • the fourth step below is merged with the third step which are then carried out concomitantly.
  • a suitable mill is for example the Hurschel® Comitrol 3000 knife mill.
  • the fourth step aims to suspend the powder obtained in the third preceding step in an aqueous solvent, preferably in the water.
  • the aim here is to achieve a selective extraction of certain compounds, mainly proteins as well as salts and sugars, by dissolving them.
  • the pH of the solution is advantageously adjusted to an alkaline pH in order to maximize the solubilization of the proteins. This pH adjustment can be carried out before and / or after suspension of the powder in the aqueous solvent.
  • the aqueous solvent is preferably water.
  • the latter can nevertheless be additivated, for example with compounds making it possible to facilitate solubilization.
  • the pH of the aqueous solvent is adjusted between 8 and 10, preferably 9. Any basic reagent such as sodium hydroxide or lime can be envisaged, but potassium hydroxide is preferred.
  • the temperature is adjusted between 2 ° C and 30 ° C, preferably between 10 ° C and 30 ° C, preferentially between 15 ° C and 25 ° C, even more preferably at 20 ° C. This temperature is regulated throughout the extraction reaction.
  • Alkaline pH is effective in maximizing protein solubilization.
  • tannins and / or polyphenols are also solubilized at alkaline pH.
  • Certain bean extraction processes avoid this basic pH rectification, favoring limiting the yield to contamination by polyphenols.
  • Our particular process carried out in the second step makes it possible to implement this alkaline extraction, without excessively dissolving the polyphenols.
  • the powder obtained is diluted in order to obtain a suspension of between 5% and 25%, preferably between 5% and 15%, preferably between 7% and 13%, even more preferably between 9% and 11%, most preferred being 10%, the percentage being expressed in weight of powder per total weight of water / powder suspension.
  • the suspension is stirred using any equipment well known to those skilled in the art, for example a tank equipped with an agitator, equipped with blades, marine propellers, or any equipment allowing efficient agitation.
  • the extraction time, preferably with stirring, is between 5 and 25 minutes, preferably between 10 and 20 minutes, even more preferably 15 minutes.
  • the fifth step aims to separate by centrifugation the soluble fraction and the solid fraction obtained during the fourth step.
  • the sixth step aims to acidify the bean proteins to isoelectric pH, around 4.5, then to subject the solution to heating in order to coagulate the proteins called globulins, which will be separated by centrifugation.
  • the acidification is carried out at a pH between 4 and 5, preferably 4.5. This is preferably carried out with hydrochloric acid at about 7% by mass, but all types of acids, mineral or organic, can be used, such as citric acid. Even more preferably, the use of pure ascorbic acid or in combination with another mineral or organic acid is also possible.
  • the use of ascorbic acid to acidify allows an improvement of the final color. Any means of heating is then possible, for example by means of a stirred tank equipped with a jacket and / or coil or an in-line steam injection cooker ("jet cooker" in English).
  • the heating temperature is advantageously between 45 ° C and 75 ° C, preferentially between 50 ° C and 70 ° C, even more preferably between 55 ° C and 65 ° C, the most preferred being 60 ° C.
  • the heating time is advantageously between 5 minutes and 25 minutes, preferably between 10 and 20 minutes, the most preferred being 10 minutes.
  • the protein composition mainly globulin, will coagulate and precipitate within the solution. It will be separated by any centrifugation technique, such as the Flottwegg® Sedicanteur.
  • the solution residual obtained concentrates sugars, salts and albumins, it is called bean soluble. It will be treated separately, preferably evaporated and / or dried.
  • the second fraction can typically be upgraded in the fermentation and / or animal nutrition industries. To do this, it must be concentrated so that it is stabilized from a bacteriological point of view. To do this, a concentration operation by vacuum evaporation is conventional, carried out using a second heating separate from that which made it possible to coagulate the floc. During this operation, and in the event of simple isoelectric precipitation during the floc / soluble separation, a deposit of coagulated proteins will accumulate in the evaporator.
  • the protein composition is then diluted to approximately 15-20% by weight of dry matter and neutralized to a pH of between 6 and 8, preferably 7, using any type of basic agent, preferably potash at 20% by mass.
  • the protein composition can then undergo a heat treatment, preferably at a temperature of 135 ° C by direct injection of steam by nozzle and cooling by flash effect under vacuum at 65 ° C.
  • the protein composition obtained can be used directly, for example by being hydrolyzed by a protease or else textured by an extruder.
  • the protein composition according to the invention is dried.
  • the preferred mode of drying is atomization, particularly using a multi-effect atomizer. Typical settings are an inlet temperature of 200 ° C and a vapor temperature of 85-90 ° C.
  • the faba bean composition obtained according to the invention has a very high protein content as well as a very white coloring, thus making it possible to be included in a large number of recipes including in particular drinks, and in particular vegetable milk analogs.
  • the protein composition according to the invention possesses an inhibitory action on DPP-IV which allows it to provide a satietogenic effect during consumption.
  • the invention relates to the application of faba bean isolate in nutritional formulations such as:
  • the isolate according to the invention is of interest for yoghurts.
  • a yogurt, yogurt or yoghurt is a milk seeded with lactic ferments in order to thicken it and keep it longer.
  • yoghurt it must contain, and only, two specific ferments, Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus and Streptococcus thermophilus, which give it its specific taste and texture and also provide certain nutritional and health benefits.
  • Other fermented milks (yoghurt-like) have been created in recent years. They may or may not contain these two bacteria, and in addition strains such as Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium bifidum, B. longum, B.
  • Yoghurts are thus an excellent source of probiotics, ie living microorganisms which, when ingested in sufficient quantity, exert positive effects on health, beyond the traditional nutritional effects.
  • probiotics ie living microorganisms which, when ingested in sufficient quantity, exert positive effects on health, beyond the traditional nutritional effects.
  • it retains its name of yogurt, because it is indeed, in addition to the definitions in the Regulations, its manufacture that conditions its final texture.
  • stirred yoghurt also known as "Bulgarian”
  • the milk is inoculated in a tank, then stirred before being poured into its pot.
  • liquid yoghurt also known as drinkable yoghurt
  • drinkable yoghurt is stirred then beaten until the correct texture is obtained and poured into bottles.
  • plain yogurts such as Greek yogurts
  • the percentage of fat can also affect the texture of the yogurt, which can be made from whole, semi-skimmed or skimmed milk (a label containing only the word "yogurt” necessarily means yogurt made with semi-skimmed milk. skimmed).
  • DLC Use By Date
  • the isolate according to the invention is also of interest for milk and dairy drinks as well as vegetable drinks.
  • Milk is a food which contains a significant source of protein and of high biological quality.
  • animal proteins have been deemed for their excellent nutritional qualities because they contain all the essential amino acids in adequate proportions.
  • some animal proteins can be allergenic, causing very annoying and even dangerous reactions on a daily basis.
  • One of the most common allergic reactions is an allergy to dairy products. Studies show that 65% of people with food allergies are allergic to milk.
  • the adult form of milk allergy referred to herein as a “dairy allergy,” is a reaction of the immune system that creates antibodies to fight the unwanted food.
  • This allergy is different from the allergy to cow's milk proteins (proteins cattle), also called APLV, which affects newborns and children.
  • the clinical manifestations of this allergy are mainly gastrointestinal (50 to 80% of cases), also cutaneous (1 0 to 39% of cases) and respiratory (19% of cases).
  • replacement proteins also called alternative proteins, among which are classified plant proteins.
  • Plant milks obtained from plant ingredients can be an alternative to milks of animal origin. They palliate and avoid the APLV. They are free from casein, lactose, cholesterol, are rich in vitamins and minerals, are also rich in essential fatty acids but low in saturated fatty acids. Some also have interesting fiber levels.
  • the isolate according to the invention is also of interest for dairy creams for coffee cream, butter, cheese, Chantilly creams, sauces, toppings, cake decoration.
  • Dairy creams are products with more than 30% fat (fat) obtained by concentrating milk, in the form of an emulsion of oil droplets in skimmed milk. They can be used for various applications, either directly as a consumer product (used for example as coffee cream) or as a raw material in industry for the manufacture of other products such as butter, cheese, whipped cream, sauces. , ice creams, or even toppings and cake decorating.
  • creams fresh, light, liquid, thick, pasteurized. Creams can be distinguished by their fat content, shelf life and texture.
  • Raw cream is the cream resulting from the separation of milk and cream, directly after skimming and without going through the pasteurization step. It is liquid and contains 30 to 40% fat. Always liquid in texture, pasteurized cream has undergone the pasteurization process. It was therefore heated to 72 ° C. for twenty seconds in order to eliminate microorganisms undesirable for humans. This cream is particularly suitable for expansion. It thus takes on a lighter and more voluminous texture by being beaten to incorporate air bubbles. It is perfect for whipped cream for example. Some liquid creams sold in stores are said to have a long shelf life. They can be stored for several weeks in a cool, dry place. To keep for that long, these creams were either sterilized or heated using the UHT process.
  • the cream is heated for 15 to 20 minutes at 115 ° C.
  • UHT Ultra High Temperature
  • the cream is heated for 2 seconds at 150 ° C.
  • the cream is then rapidly cooled, which results in better preserving its taste qualities.
  • the cream is naturally liquid, once it is separated from the milk, after skimming. In order for it to take on a thick texture, it goes through the seeding stage. Lactic ferments are thus incorporated which, after maturation, will give the cream this thicker texture and this more acidic and richer taste.
  • traditional technologies millennia or centuries old
  • technologies for assembling or reconstituting cream from dairy ingredients have developed.
  • Vegetable creams are products similar to dairy creams in which the milk fat is replaced by vegetable fat (Codex Alimentarius, codex Stan 192, 1995). They are formulated from well-defined quantities of water, vegetable fats, milk or vegetable proteins, stabilizers, thickeners and low molecular weight emulsifiers.
  • the physicochemical parameters, such as particle size, rheology, stability and ability to expand are the characteristics which are of primary interest to manufacturers and researchers in the field of the substitution of milk creams by vegetable creams.
  • the size of the dispersed droplets is a key parameter in the characterization of creams because it has a significant impact, on the one hand, on other physicochemical properties such as rheology and stability, and on the other hand, on sensory properties such as texture and color of creams.
  • the influence of emulsifier type includes both low molecular weight emulsifiers such as mono, diglycerides and phospholipids, as well as high molecular weight ones such as proteins, as well as protein / low molecular weight emulsifier interactions. It is thus known that the concentration of the lipid emulsifier also influences the size of the droplets of creams.
  • lipid emulsifier In protein stabilized systems, a very high concentration of the lipid emulsifier can lead to a large increase in the average droplet size, due to strong droplet aggregation following desorption of the proteins.
  • the type of proteins used in the formulation can also affect the particle size of the creams. In fact, under the same emulsification conditions, creams based on protein sources rich in caseins, such as skimmed milk powder, generally have average droplet diameters smaller than those based on protein sources rich in protein. whey, such as whey powder.
  • the isolate according to the invention is also of interest for vegan cheeses.
  • Cheese is normally a food obtained from coagulated milk or dairy cream, followed by draining followed or not by fermentation and possibly refining.
  • the cheese is thus made from cow's milk mainly, but also from sheep, goats, buffalo or other mammals.
  • the milk is acidified, usually using a bacterial culture.
  • An enzyme, rennet, or a substitute such as acetic acid or vinegar, is then added to cause coagulation and form curds and whey.
  • It is known practice to make vegan alternatives to cheese in particular cheeses of the mozzarella type), by substituting milk caseinates with native and modified starches, more particularly acetate stabilized starches.
  • Ice creams conventionally contain animal or vegetable fats, proteins (milk proteins, egg proteins) and / or lactose. Proteins then play the role of texturizer in addition to providing ice cream flavor. They are mainly produced by weighing the ingredients, their pre-mixing, their homogenization, pasteurization, refrigeration at 4 ° C (allowing maturation), then freezing before packaging and storage. Many people, however, suffer from an intolerance to dairy products or other ingredients of animal origin that prevent them from consuming traditional milk or ice cream. For this group of consumers, there is so far no alternative to ice cream containing milk of comparable sensory value.
  • the isolate according to the invention is of interest for biscuit products, pastry products, bakery products and high-protein cereal products
  • the protein-related calorie intake is equal to or greater than 20% of the total energy intake of the finished product. This means that, in products containing a substantial fat content such as cookies or cakes (between 10% for the leanest to 25% for the richest with an average of 18% fat), the rate of protein incorporation to achieve the claim is significant and is greater than 20%.
  • the functional properties of proteins or functionalities are therefore the physical or physico-chemical properties which have an impact on the sensory qualities of food systems generated during technological transformations, preservation or domestic culinary preparations. It can be seen, whatever the origin of the protein, that it affects the color, flavor and / or texture of a product. These organoleptic characteristics play a decisive role in the consumer's choice and in this case they are widely taken into account by manufacturers.
  • the functionality of proteins is the result of their molecular interactions with their environment (other molecules, pH, temperature, etc.). Here, it is a question of the surface properties which group together the properties of interaction of proteins with other polar or non-polar structures in the liquid or gas phase: this covers the emulsifying, foaming properties ...
  • the protein composition according to the invention is particularly suitable for dairy applications. More particularly, the invention relates to the application of the feverolle isolate according to the invention for fermented milk of yoghurt type (stirred, Greek style, drinkable) and in dairy or vegetable creams, dessert creams, ice cream desserts or sorbets or cheese.
  • the nutritional formulations according to the invention can further comprise other ingredients which can modify the chemical, physical, hedonic or processing characteristics of the products or serve as pharmaceutical or complementary nutritional components when they are used for certain target population.
  • these optional ingredients are known or otherwise suitable for use in other food products and can also be used in nutritional formulations according to the invention, provided that these optional ingredients are safe and effective for oral administration and are suitable for oral administration. compatible with the other essential ingredients of the selected product.
  • Non-limiting examples of such optional ingredients include preservatives, antioxidants, emulsifying agents, buffering agents, pharmaceutical active agents, supplemental nutrients, colors, flavors, thickening agents and stabilizers, etc.
  • Powder or liquid nutritional formulations may further include vitamins or related nutrients, such as vitamin A, vitamin E, vitamin K, thiamine, riboflavin, pyridoxine, vitamin B12, carotendids, niacin , folic acid, pantothenic acid, biotin, vitamin C, choline, inositol, their salts and derivatives, and combinations thereof.
  • Powdered or liquid nutritional formulations may further include minerals, such as phosphorus, magnesium, iron, zinc, manganese, copper, sodium, potassium, molybdenum, chromium, selenium, chloride, and combinations thereof.
  • Powdered or liquid nutritional formulations may also include one or more masking agents to reduce, for example, bitter flavors in reconstituted powders.
  • Suitable masking agents include natural and artificial sweeteners, sodium sources, such as sodium chloride, and hydrocolloids such as guar gum, xanthan gum, carrageenan, and combinations thereof.
  • the amount of masking agent in the nutritional powder formulation can vary depending on the particular masking agent selected, the other ingredients of the formulation and other formulation or target product variables.
  • Example 1 Comparison of traditional and conventional methods of dehulling external fibers:
  • the percentage is 1.7%.
  • this percentage is reduced to 0.9%.
  • Example 2a Production of a protein composition according to the invention
  • This supernatant is acidified to pH 4.5 by adding hydrochloric acid at approximately 7% by mass (8.2 kg). It is heated to 60 ° C by injecting steam into a double jacket of the tank, where homogenization is carried out for 15 minutes.
  • the sediment is diluted to approximately 15-20% by weight of dry matter and neutralized to pH 7 by adding 20% potash.
  • Heat treatment at 135 ° C is carried out using a nozzle and flash cooling under vacuum at 65 ° C is carried out.
  • the product is finally atomized (inlet temperature of 200 ° C and vapor temperature of 85-90 ° C)
  • the protein extraction yield from the flour is 86.6%.
  • the protein obtained is called "protein composition according to the invention"
  • Example 2b Production of a protein composition according to the invention by wet grinding
  • the bean seeds were first processed using a stone mill (Alma®). The ground material was then treated by turboseparation using a so-called “zig-zag” system (MZM 1 -40, Hosokawa-alpine®). The air speed was 4.0 ms 1 (23 m 3 .h 1 ). At the end, a light fraction containing the external fibers and a heavy fraction containing the cotyledons are obtained. The heavy fraction is then treated using a knife mill (SM300, Retsch®), the rotation of which is 700 rpm and the outlet fitted with a 6 mm grid. The heavy fraction pre-crushed using the knife mill is suspended at 20% by weight of dry matter in drinking water at 20 ° C.
  • the heavy fraction is then crushed using a mill. Hurschel® Comitrol 19300.
  • the pH is adjusted to 9 by adding potash at 20% by mass. Homogenization is carried out for 15 minutes, still at 20 ° C.
  • This supernatant is acidified to pH 4.5 by adding hydrochloric acid at approximately 7% by mass. It is heated to 60 ° C by injecting steam into a double jacket of the tank, where homogenization is carried out for 15 minutes.
  • the sediment is diluted to approximately 15-20% by weight of dry matter and neutralized to pH 7 by adding 20% potash.
  • Heat treatment at 135 ° C is carried out using a nozzle and flash cooling under vacuum at 65 ° C is carried out.
  • the product is finally atomized (inlet temperature of 200 ° C and vapor temperature of 85-90 ° C)
  • Example 3 Production of a protein composition according to the prior art
  • the Table shows the exceptional water retention capacity of the protein composition according to the invention: it is much greater than 3 grams per gram of protein, while the protein compositions according to the invention. the prior art at best barely exceed 2 grams per gram of protein composition.
  • Example 2b is slightly less rich in protein (but remains very rich if compared to pea and soy isolates for example), but its water retention capacity is exceptionally high, 3 times greater than that of the prior art.
  • Example 4 Nutritional benefit of the protein composition according to the invention:
  • DPP-IV is an enzyme present in cell metabolism, its inhibition leads to a significant increase in the concentration of glucagon-like peptide-1 or GLP-1 (which is an incretin, that is to say an intestinal hormone , secreted by ileum L cells in response to a meal) and glucose-dependent insulinotropic peptide or GIP (which is an enterogastrone secreted by K cells of the duodenum in the postprandial period, potentiating stimulated insulin secretion by glucose in the pancreas). These two hormones cause an increase in secretion insulin and a decrease in the secretion of glucagon, a property that improves the sugar balance in diabetics.
  • GLP-1 which is an incretin, that is to say an intestinal hormone , secreted by ileum L cells in response to a meal
  • GIP glucose-dependent insulinotropic peptide
  • GIP which is an enterogastrone secreted by K cells of the duodenum in the postprandial period,
  • the reaction is initiated by adding 50 ⁇ L of Gly-Pro-p-nitroanilide (1 mM). All samples and reagents are diluted in Tris / HCl buffer. The microplate is incubated at 37 ° C. for 1 h, and the absorbance of the released p-nitroanilide is measured at 405 nm every 2 minutes using a microplate reader (ELx808, Biotek, USA).
  • the percentage of DPP-IV inhibition is defined as the percentage of DPP-IV activity, inhibited by a given concentration of a sample (1 mg.mL 1 ) compared with the response of a control.
  • the percentage inhibition of DPPJV is then plotted against the final concentration of the sample.
  • the IC50 is determined in mg / ml as the final sample concentration causing a 50% inhibition of the activity of DPP-IV, it is expressed in mg / ml. The lower the value of NC50, the better the desired inhibitory activity of the sample.
  • the inhibitory action of the faba bean protein composition according to the invention is excellent: in fact, its IC50 is halved compared to the proteins of the commercial prior art.
  • Example 5 So-called “ready-to-drink” or RTD drink with 7% protein:
  • a so-called “ready-to-drink” or “RTD” drink is produced to compare the bean isolates according to the invention (2a) and a commercial pea isolate NUTRALYS® S85F from the company ROQUETTE.
  • the different drinks are then compared by analyzing the particle size profile of the emulsion obtained in the drink using a Mastersizer 3000 particle size analyzer (Malvern), measuring the size of the particles by laser diffraction.
  • the sample is measured directly in a liquid way with an optical pattern at 1.50 + 0.01 i.
  • the coefficients well known to those skilled in the art D10, D50, D90 and Dmode are measured to characterize the emulsion of the oil.
  • Example 7 Classic and light mayonnaise:
  • the isolates to be tested will be Nutralys® F85F from the company ROQUETTE, the bean isolate 2a according to the invention and aquafaba (“Aquafaba Powder” obtained from the company Vôr).
  • the texturometer is equipped with the “ring backward extrusion” kit which consists of a disc screwed onto the device and 3 plexiglass containers which are filled with mayonnaise.
  • the acquisition is made using the Exponent software with the program designed for the analysis of mayonnaise.
  • the descent of the geometry is carried out at 3mm / s until it reaches the bottom of the container and the rise is carried out at 5mm / s.
  • the software automatically plots a curve as a function of time allowing the parameters to be deduced.
  • Example 9 ice cream:
  • NUTRALYS® pea protein isolate and the bean isolate according to the invention are compared in an ice cream recipe.
  • the foam is invisible from the start up to 15 min. This is explained by better retention in the mixture containing the isolate according to the invention. This better retained foam will make it possible to obtain an ice cream with a more homogeneous expansion.
  • TAXT + from Stable Micro Systems Ltd.
  • the parameters are as follows compression mode, geometry: ball punch P0.5S, pre-test speed: 1 mm / sec, test speed: 0.5mm / sec, post-test speed: 10 mm / sec, distance: 15mm, hold time : 60 sec, trigger force: 5g. The force necessary to apply this displacement is recorded and the maximum force required is retained.

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Abstract

La présente invention relève du domaine des isolats protéiques de légumineuses, et en particulier des isolats protéiques de féveroles. Elle traite également de leur mode de production ainsi que de leurs applications industrielles.

Description

Description
Titre : COMPOSITION PROTEIQUE DE FEVEROLE
Domaine technique
[1] L’invention relève du domaine des isolats protéiques de légumineuses, et en particulier des isolats protéiques de féveroles.
Technique antérieure
[2] Les féveroles, ou féverolles (selon l’ancienne orthographe), sont des plantes annuelles de l'espèce Vicia faba. Ce sont des légumineuses de la famille des Fabaceae, sous-famille des Faboideae, tribu des Fabeae.
[3] Il s'agit de la même espèce que la fève, plante utilisée depuis l'antiquité pour l'alimentation humaine. Le mot fève désigne alors à la fois la graine et la plante.
[4] Il est connu de l’art antérieur plusieurs procédés de production permettant, en partant de graines de féverole, de produire un isolat protéique.
[5] « Potential of Fava Bean as future protein supply to partially replace méat intake in the human diet.” (Multari & al., in Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety Vol.14, 2015) donne une excellente revue des connaissances actuelles sur ce sujet.
[6] Le procédé classique s’initie par un broyage des féveroles afin d’obtenir une farine. Celle-ci est ensuite délayée dans de l’eau afin de subir une extraction alcaline visant à solubiliser les protéines de féverole. La solution subit ensuite une séparation liquide/solide afin d’obtenir d’une part une solution brute protéique et d’autre part une fraction solide enrichie en amidon et fibres. Les protéines sont extraites via une précipitation à pH isoélectrique des protéines, elles sont séparées de la solution aqueuse et séchées.
[7] L’isolat protéique ainsi obtenu possède une richesse protéique d’au moins 80% (exprimé en azote total multiplié par le coefficient 6,25, sur la matière sèche totale, méthode de calcul décrite dans le document disponible à l’adresse suivante : http://www.favv- afsca.fgov.be/laboratories/methods/fasfc/_documents/METLFSAL003Proteinebrut ev10.pdf). Celui-ci est d’intérêt industriel connu de long terme, surtout en alimentation humaine et animale. En effet, ses propriétés nutritionnelles et fonctionnelles permettent de l’inclure dans un grand nombre de recettes et formulations.
[8] Il subsiste cependant deux problèmes techniques majeurs auxquels l’Homme du métier doit encore faire face à ce jour.
[9] Tout d’abord, l’isolat protéique obtenu est systématiquement caractérisé d’une coloration sombre grisée, voire noire. Celle-ci provient majoritairement des tanins et polyphénols présents dans les fibres externes, entraînées avec les protéines lors du procédé de fabrication dudit isolat protéique.
[10] Malgré un soin extrême, les procédés traditionnels de décorticage de la fibre externe (dits « dehulling » en anglais) ne permettent pas de retirer suffisamment de tanins et polyphénols, et la coloration sombre apparente limite le nombre d’applications possibles.
[11] Des procédés optimisés ont été développés. Le procédé décrit par exemple dans « Technological-scale dehulling process to improve the nutritional value of faba beans » (Meijer & al., in Animal Feed Science and Technology, 46, 1994) embarque deux broyages, deux filtrations et une turboséparation (classification des particules selon leur densité à l’aide d’un courant d’air ascendant). Ces raffinements technologiques sont complexes et donc coûteux.
[12] Les tanins et polyphénols étant solubles à pH alcalins, une stratégie consiste également à ne pas réaliser l’extraction alcaline citée ci-dessus. Hélas, si la solubilisation de ces composés est ainsi limitée et permet de limiter la coloration sombre, le rendement d’extraction est fortement limité. En effet, les protéines de féverolles étant plus solubles à pH alcalins, une extraction à pH neutre ou acide limite le rendement d’extraction. [13] En second lieu, l’isolat protéique de féverole selon l’art antérieur possède une rétention d’eau inférieure à 3 grammes par gramme de protéines. La rétention d’eau consiste en la mesure de la quantité d’eau susceptible d’être absorbée par l’isolat protéique après exposition de celui-ci à un solvant aqueux dans des conditions définies dans le Test A, décrit en détail dans les pages suivantes de cette description.
[14] Par exemple, dans l’article « Nutritional and functional properties of Vicia Faba protein isolâtes related fractions. » (Vioque, Food Chemistry, 132, 2012), la capacité de rétention d’eau de l’isolat est de 2,55 grammes par gramme de protéines (cf. Table 3 de l’article). De même, dans“Composition and functional properties of protein isolâtes obtained from commercial legumes grown in northern Spain” (Fernandez-Quintela, in Plant Foods for Human Nutrition, 51 ,1997), la capacité de rétention d’eau de l’isolat est de 1 ,8 grammes par gramme de protéines (cf. Table 4 de l’article).
[15] Ces valeurs convenant à certaines applications industrielles peuvent être limitantes pour d’autres.
[16] Il est donc d’intérêt pour la technique de connaître un procédé simple et efficace, permettant d’accéder à un isolat de féverole le plus clair possible en coloration et possédant une rétention d’eau supérieure à 3 grammes d’eau par grammes d'isolat.
[17] Il est du mérite de la demanderesse d’avoir trouvé un tel procédé et un tel isolat. Cette invention sera décrite dans la section suivante.
Description de l’invention
[18] Il est proposé selon la présente invention une composition protéique de féverole dont la couleur est caractérisée par une composante L supérieure à 70 selon la mesure L*a*b et la rétention d’eau est supérieure à 3 grammes d’eau par gramme d'isolat.
[19] Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de production d’une composition protéique de féverole selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : 1 ) Mise en œuvre de graines de féverole ; 2) Broyage des graines de féverole à l’aide d’un moulin à pierre, suivi d’une séparation du broyât obtenu en deux fractions dites légère et lourde à l’aide d’un flux d’air ascendant, puis d’un second broyage de la fraction lourde avec un moulin à couteaux ; 3) Broyage final de la fraction lourde à l’aide d’un broyeur à rouleaux pour obtenir une farine; 4) Mise en suspension de la farine dans un solvant aqueux ; 5) Elimination des fractions solides de la suspension par centrifugation et obtention d’une fraction liquide; 6) Isolement par précipitation par chauffage au pH isoélectrique des protéines de féverole contenues dans la fraction liquide ; 7) Dilution des protéines de féveroles précédemment obtenues à 15-20% en poids de matière sèche et neutralisation du pH compris entre 6 et 8 , préférentiellement 7, pour obtenir la composition protéique de féveroles ; 8) Séchage de la composition protéique de féveroles.
[20] Selon un dernier aspect, il est proposé les utilisations industrielles, en particulier en alimentation humaine ou animale, en cosmétique, en pharmacie, de l’isolat protéique de féverole selon l’invention.
[21] L’invention et les variantes de celle-ci peuvent permettre, de manière générale, de proposer une solution pratique et efficiente pour répondre aux besoins de l’industrie de disposer d’un isolat protéique de féverole dont la couleur est caractérisée par une composante L supérieure à 70 selon la mesure L*a*b et la rétention d’eau est supérieure à 3 grammes d’eau par gramme d'isolat, de son procédé de production et des utilisations industrielles idoines.
[22] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description, présentée dans les chapitres suivants.
Brève description des dessins
[23] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
[24] [Fig. 1 ] montre un procédé classique de séparation des fibres externes et des cotylédons de graines de féveroles; Fig. 2
[25] [Fig. 2] montre un procédé selon l’invention de séparation des fibres externes et des cotylédons de graines de féveroles;
Description détaillée de l’invention
[26] Comme mentionné ci-dessus, il est tout d’abord proposé selon la présente invention une composition protéique de féverole dont la couleur est caractérisée par une composante L supérieure à 70, préférablement supérieure à 75, encore plus préférentiellement supérieure à 80, selon la mesure L*a*b et la rétention d’eau selon le test A est supérieure à 3 grammes, préférentiellement supérieure à 3,5 grammes d’eau par gramme d'isolat.
[27] Par « féverole », on entend le groupe des plantes annuelles de l'espèce Vicia faba, appartenant au groupe des légumineuses de la famille des Fabaceae, sous-famille des Faboideae, tribu des Fabeae. On distingue les variétés Minor et Major. Dans la présente invention, les variétés sauvages et celles obtenues par génie génétique ou sélection variétales sont toutes d’excellentes sources.
[28] Par « composition protéique », on entend toute composition riche en protéines, obtenue par extraction d’une plante et purification si nécessaire. On distingue les concentrâts dont la richesse exprimée en % de protéines sur matière sèche est supérieure à 50%, des isolats dont la richesse exprimée en % de protéines sur matière sèche est supérieure à 80%.
[29] Par « mesure L*a*b », on entend l’évaluation de la coloration selon la méthodologie d’espace chromatique CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) présentée dans la publication « Colorimetry » (n° 15, 2ème Ed., p. 36, 1986), à l’aide d’un spectrophotomètre adapté, qui la convertit en 3 paramètres : la clarté L qui prend des valeurs entre 0 (noir) et 100 (blanc de référence) ; le paramètre a représente la valeur sur un axe vert rouge et le paramètre b représente la valeur sur un axe bleu jaune. La mesure de cette coloration est préférentiellement réalisée à l’aide des spectrophotom êtres DATA COLOR -DATA FLASH 100 ou KONIKA MINOLTA CM5, avec l’aide de leurs manuels d’utilisation. [30] Par « rétention d’eau », on entend la quantité d’eau en grammes qu’un gramme de protéines est susceptible d’absorber.
[31] Afin de mesurer cette capacité de rétention d’eau, on utilise le test A dont le protocole est décrit ci-dessous.
[32] Peser 20 g d’échantillon à analyser dans un bêcher, ajouter de l’eau potable à température ambiante (20°C +/- 1 °C) jusqu’à submersion complète de l’échantillon, laisser en contact statique pendant 30 minutes, séparer l’eau résiduelle et l’échantillon à l’aide d’un tamis et peser le poids final réhydraté P de l’échantillon en grammes.
[33] Le calcul suivant est ensuite appliqué pour obtenir la Capacité de rétention d’eau (en g) = ( P - 20 ) / 20
[34] De manière préférée, l’isolat selon l’invention est caractérisé par une richesse en protéine supérieure à 70% exprimée en pourcentage en poids de protéines sur matière sèche, préférentiellement supérieure à 80% en poids, encore plus préférentiellement supérieure à 90% en poids.
[35] De manière préférée, la composition protéique selon l’invention possède une matière sèche supérieure à 80% en poids, préférentiellement supérieure à 85% en poids, encore plus préférentiellement supérieure à 90% en poids. Toute méthode pour mesurer la teneur en eau est utilisable pour quantifier cette matière sèche, la technique gravimétrique évaluant la perte d’eau par dessiccation est préférée.
Elle consiste à déterminer la quantité d’eau évaporée par chauffage d’une quantité connue d’un échantillon de masse connue.
- On pèse l’échantillon au départ et on mesure une masse m1 en g.
- On évapore l’eau en plaçant l’échantillon dans une enceinte chauffée jusqu’à stabilisation de la masse de l’échantillon, l’eau étant complètement évaporée. De préférence, la température est de 105°C sous pression atmosphérique
- On pèse l’échantillon final et on mesure une masse m2 en g
- Matière sèche = ( m2 / m1 ) * 100. [36] Un second aspect de l’invention consiste en un procédé de production d’une composition protéique de féverole selon l’invention caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : 1 ) Mise en œuvre de graines de féverole ; 2) Broyage des graines de féverole à l’aide d’un moulin à pierre, suivi d’une séparation du broyât obtenu en deux fractions dites légère et lourde à l’aide d’un flux d’air ascendant, puis d’un second broyage de la fraction lourde avec un moulin à couteaux ; 3) Broyage final de la fraction lourde à l’aide d’un broyeur sélectionné parmi les broyeurs à rouleaux et les broyeurs à couteaux pour obtenir une farine; 4) Mise en suspension de la farine dans un solvant aqueux ; 5) Elimination des fractions solides de la suspension par centrifugation et obtention d’une fraction liquide; 6) Isolement par précipitation par chauffage au pH isoélectrique des protéines de féverole contenues dans la fraction liquide ; 7) Dilution des protéines de féveroles précédemment obtenues à 15-20% en poids de matière sèche et neutralisation du pH compris entre 6 et 8 , préférentiellement 7, pour obtenir la composition protéique de féveroles ; 8) Séchage de la composition protéique de féveroles.
[37] Par « moulin à pierre », on entend un système composé de deux cylindres en pierre superposés en laissant un espace égal environ à la taille de la graine. Un des cylindres est statique, tandis que l’autre est en rotation. Les graines sont introduites entre ces deux cylindres, et leur mouvement relatif va imposer une contrainte physique à ces graines.
[38] Par « moulin à couteaux », on doit comprendre un système constitué d’une chambre équipée d’une entrée supérieure pour introduire les graines, de plusieurs couteaux disposés sur un axe destiné à les mettre en rotation dans ladite chambre et d’une sortie inférieure équipée d’un tamis pour ne laisser sortir que les graines d’une granulométrie désirée.
[39] La première étape consiste en la mise en œuvre de graines de féverole. Celles-ci comportent encore leurs fibres externes protectrices, appelées également « hulls » en anglais. Les graines peuvent subir un pré-traitement susceptible de comporter des étapes de nettoyage, de tamisage (séparation des graines des cailloux par exemple), de trempage, de blanchiment, de toastage. De manière préférée, si un blanchiment est effectué, le barème du traitement thermique sera de 3 minutes à 80°C. Des exemples non-limitatifs de variétés sont par exemple les variétés Tiffany, FFS ou YYY. De manière préférentielle, on utilisera des variétés de graines de féverolles dont la teneur en tanins et/ou polyphénols est naturellement basse telles que la variété Organdi. De telles variétés sont connues et susceptibles d’être obtenues par croisement variétal et/ou modifications génétiques.
[40] La seconde étape vise la séparation la plus efficace possible des fibres externes et des cotylédons. Elle est initiée par un premier broyage des graines de féverole à l’aide d’un moulin à pierre. Un exemple particulier et particulièrement approprié d’un tel moulin à pierre est par exemple commercialisé par la société Alma®. Comme précédemment décrit, la graine va être introduite dans un espace constitué de deux disques en pierre, dont l’un est en rotation. La demanderesse s’est aperçue que cette technique est particulièrement d’intérêt car elle va provoquer une séparation très efficace des fibres externes et des cotylédons des graines. De manière préférée, l’espace inter-disque est ajustée entre 0,4 et 0,6 mm.
[41] Le broyât obtenu subit ensuite l’application d’un flux d’air ascendant, à contre-courant. Les différentes particules solides vont être classifiées selon leur densité. Typiquement, après équilibre, on obtient deux fractions : une fraction légère contenant majoritairement les fibres externes ou « hulls » et une fraction « lourde » contenant majoritairement les cotylédons. Un exemple particulier et particulièrement approprié d’un appareillage adéquat est par exemple le MZMZ 1 - 40 commercialisé par la société Hosokawa-alpine®.
[42] La fraction lourde, enrichie en cotylédons, va ensuite être broyée à l’aide d’un moulin à couteaux. Un exemple particulier et particulièrement approprié d’un tel moulin à couteaux est par exemple le SM300 commercialisé par la société Retsch®.
[43] La succession des trois opérations ci-dessus citées au sein de la seconde étape vise à séparer de manière très fine les fibres externes et les cotylédons, en évitant de dégrader ces deux parties et mélanger celles-ci. Les procédés de l’art antérieur sont, soit trop simplistes et ne parviennent pas à une séparation efficace des fibres externes, soit compliqués et donc difficiles à opérer d’un point de vue industriel. Le procédé décrit par exemple dans « Technological-scale dehulling process to improve the nutritional value of faba beans » (Meijer & al., in Animal Feed Science and Technology, 46, 1994) embarque deux broyages, deux filtrations et une turboséparation (par courant d’air ascendant). Ce procédé permet l’obtention d’une fraction de cotylédon qui contient encore 1 ,2% de fibres externes dans les cotylédons. Notre invention simplifie le procédé (deux broyages utilisant des types de broyeurs de technologies différentes, avec une turboséparation entre les deux broyages) et permet de réduire la teneur en fibres externes à une valeur de 1 %, voire inférieure.
[44] La troisième étape vise à réduire la granulométrie de la fraction lourde enrichie en cotylédons par leur broyage à l’aide d’un broyeur sélectionné parmi les broyeurs à rouleaux et les broyeurs à couteaux, notamment un broyeur à rouleaux. Un exemple particulier et particulièrement approprié, pour un broyage dit « à sec » c’est-à-dire sans solvant, d’un tel broyeur à rouleaux est par exemple le MLU 202, commercialisé par la société Bühler®. Il est ici utilisé afin de réduire la granulométrie de la farine de manière globale, afin d’obtenir une poudre homogène et suffisamment fine afin de permettre à l’étape 4 suivante d’être facilitée. La granulométrie préférée est comprise entre 200 et 400 microns, préférentiellement 300 microns. Afin de mesurer cette granulométrie, on utilise préférentiellement un appareil de granulométrie laser, bien que toute méthode soit possible telle que le tamisage.
[45] De manière alternative, l’étape de réduction de la granulométrie de la fraction lourde enrichie en cotylédons, appelée aussi broyage final de la fraction lourde, peut être réalisée en présence de solvant aqueux, préférentiellement de l’eau. Dans ce cas, la quatrième étape ci-dessous est fusionnée avec la troisième étape qui sont alors réalisées de manière concomitante. Dans ce cas, un broyeur adapté est par exemple le broyeur à couteaux Hurschel® Comitrol 3000.
[46] La quatrième étape vise à mettre en suspension la poudre obtenue dans la troisième étape précédente dans un solvant aqueux, préférentiellement dans de l’eau. Le but est ici de réaliser une extraction sélective de certains composés, majoritairement les protéines ainsi que les sels et les sucres, en les solubilisant. Le pH de la solution est avantageusement rectifié vers un pH alcalin afin de maximiser la solubilisation des protéines. Cette rectification de pH peut être effectuée avant et/ou après suspension de la poudre dans le solvant aqueux.
[47] Le solvant aqueux est préférentiellement de l’eau. Celle-ci peut néanmoins être additivée, par exemple avec des composés permettant de faciliter la solubilisation. Le pH du solvant aqueux est ajusté entre 8 et 10, préférentiellement 9. Tout réactif basique tel que la soude, la chaux, est envisageable, mais la potasse est préférée. La température est ajustée entre 2°C et 30°C, préférentiellement entre 10°C et 30°C, préférentiellement entre 15°C et 25°C, encore plus préférentiellement à 20°C. Cette température est régulée tout au long de la réaction d’extraction.
[48] Le pH alcalin est efficace pour maximiser la solubilisation des protéines. Malheureusement, les tanins et/ou polyphénols sont également solubilisés à un pH alcalin. Certains procédés d’extraction de féverole évitent cette rectification au pH basique, privilégiant la limitation du rendement à la contamination par les polyphénols. Notre procédé particulier réalisé en seconde étape permet de mettre en œuvre cette extraction alcaline, sans solubiliser de manière excessive les polyphénols.
[49] La poudre obtenue est délayée afin d’obtenir une suspension comprise entre 5% et 25%, préférentiellement entre 5% et 15%, préférentiellement entre 7% et 13%, encore plus préférentiellement entre 9% et 11 %, le plus préféré étant 10%, le pourcentage étant exprimé en poids de poudre par poids total de suspension eau/poudre. La suspension est agitée à l’aide de tout appareillage bien connu de l’Homme du métier, par exemple une cuve équipée d’un agitateur, équipé de pales, d’hélices marines, ou de tout équipement permettant une agitation efficace. Le temps d’extraction, préférentiellement sous agitation, est compris entre 5 et 25 minutes, préférentiellement entre 10 et 20 minutes, encore plus préférentiellement 15 minutes. [50] La cinquième étape vise à séparer par centrifugation la fraction soluble et la fraction solide obtenues lors de la quatrième étape. On peut retrouver le principe industriel préféré dans la demande de brevet EP 1400537 qui est incorporée ici par référence. Le principe de ce procédé est de commencer en utilisant un hydrocyclone afin d’extraire une fraction enrichie en amidon, puis d’utiliser une décanteuse horizontale afin d’extraire une fraction enrichie en fibres internes. Néanmoins, il est possible d’utiliser une centrifugeuse industrielle qui va extraire une fraction enrichie en amidon et en fibres internes. Dans tous les cas, on obtient des fractions solides et une fraction liquide qui concentre la majorité des protéines.
[51] La sixième étape vise à acidifier au pH isoélectrique des protéines de féverole, autour de 4,5, puis de faire subir à la solution un chauffage afin de faire coaguler les protéines dites globulines, qui seront séparées par centrifugation.
[52] L’acidification est réalisée à un pH entre 4 et 5, préférentiellement 4,5. Celle-ci est réalisée préférentiellement avec de l’acide chlorhydrique à 7% massique environ, mais tous types d’acides, minéraux ou organiques, sont utilisables tels que l’acide citrique. De manière encore plus préférentielle, l’utilisation d’acide ascorbique pur ou en combinaison avec un autre acide minéral ou organique, est également possible. L’utilisation d’acide ascorbique pour acidifier permet une amélioration de la coloration finale. Tout moyen de chauffage est ensuite possible, par exemple au moyen d’une cuve agitée équipée d’une double enveloppe et/ou serpentin ou un cuiseur en ligne par injection de vapeur (« jet cooker » en anglais). La température de chauffage est avantageusement comprise entre 45°C et 75°C, préférentiellement entre 50°C et 70°C, encore plus préférentiellement entre 55°C et 65°C, le plus préféré étant 60°C. Le temps de chauffage est avantageusement compris entre 5 minutes et 25 minutes, préférentiellement entre 10 et 20 minutes, le plus préféré étant 10 minutes.
[53] La composition protéique, majoritairement de la globuline, va coaguler et précipiter au sein de la solution. Elle sera séparée par toute technique de centrifugation, comme par exemple le Sédicanteur Flottwegg®. La solution résiduelle obtenue concentre sucres, sels et albumines, elle est appelée solubles de féverole. Elle sera traitée à part, préférentiellement évaporée et/ou séchée.
[54] Il est à noter que l’art antérieur de l’extraction protéique de la féverole enseigne exclusivement une précipitation isoélectrique, sans chauffage. La combinaison des deux étapes selon l’invention permet l’obtention de l’isolat selon l’invention, mais aussi d’obtenir des solubles de féverole (nom du surnageant obtenu après précipitation et centrifugation) stables à la température. En effet, les solubles de féverole obtenus par précipitation isoélectrique lorsqu’ils sont exposés à une température élevée, par exemple dans un évaporateur, vont précipiter. Ce précipité est un désavantage majeur car il mène à un encrassement des installations industrielles.
[55] En revanche, la combinaison de la précipitation isoélectrique avec un chauffage contrôlé proposé par l’invention permet l’obtention :
- d’un floc de protéines coagulées, donnant après traitement requis le produit revendiqué dans la présente demande, et
- de solubles résiduels contenant entre autres des protéines solubles (albumines), sels et sucres
La deuxième fraction peut être typiquement valorisée dans les industries de la fermentation et/ou de la nutrition animale. Pour ce faire, elle doit être concentrée afin d’être stabilisée d’un point de vue bactériologique. Pour ce faire, une opération de concentration par évaporation sous vide est classique, effectuée à l’aide d’un deuxième chauffage distinct de celui ayant permis de coaguler le floc. Lors de cette opération, et en cas de simple précipitation isoélectrique lors de la séparation floc/solubles, un dépôt de protéines coagulées va s’accumuler dans l’évaporateur.
[56] Dans une septième étape, la composition protéique est ensuite diluée à environ 15-20% en poids de matière sèche et neutralisée à pH compris entre 6 et 8, préférentiellement 7, à l’aide de tout type d’agent basique, préférentiellement de la potasse à 20% massique. [57] La composition protéique peut ensuite subir un traitement thermique, préférentiellement à une température de 135°C par injection directe de vapeur par tuyère et refroidissement par effet flash sous-vide à 65°C.
[58] La composition protéique obtenue peut être utilisée directement par exemple en étant hydrolysée par une protéase ou bien texturée par une extrudeuse.
[59] Dans une huitième étape, la composition protéique selon l’invention est séchée. Le mode préféré de séchage est l’atomisation, en particulier à l’aide d’un atomiseur à multiple effets. Les paramètres typiques sont une température d’entrée de 200°C et une température des buées à 85-90°C.
[60] Selon un dernier aspect, il est proposé les utilisations industrielles, en particulier en alimentation humaine ou animale, en cosmétique, en pharmacie, de l’isolat protéique de féverole selon l’invention. La composition de fèverole obtenue selon l’invention possède une très haute richesse en protéines ainsi qu’une coloration très blanche, permettant ainsi d’être incluse dans un nombre important de recettes dont en particulier les boissons, et en particulier les analogues de laits végétaux. De plus, comme il le sera exemplifié ci-dessous, la composition protéique selon l’invention possède une action inhibitrice de la DPP-IV qui lui permet d’apporter un effet satiétogène lors de la consommation.
[61] Plus particulièrement, l’invention concerne l'application de l’isolat de fèverole dans des formulations nutritionnelles telles que:
- les boissons, notamment par le biais de mélanges de poudres à reconstituer, notamment pour la nutrition diététique (sport, minceur), boissons prêtes-a-boire pour la nutrition diététique ou clinique, liquides (boissons ou poches entérales) pour la nutrition clinique, boissons végétales,
- les laits fermentés de type yaourts (brassés, à la grecque, à boire...)
- en crèmes végétales (telle que la crème pour café ou « coffee whitener » ), crèmes desserts, desserts glaces ou sorbets.
- les biscuits, muffins, pancakes, barres nutritionnelles (destinées à la nutrition spécialisée minceur ou pour les sportifs), pains, notamment les pains sans gluten enrichis en protéines, céréales hyper protéinées, obtenues par cuisson extrusion (« crisps » pour inclusion, céréales petit déjeuner , « snacks »),
- les fromages,
- les analogues de viandes, analogues de poissons, sauces, en particulier la mayonnaise.
[62] L’isolat selon l’invention est d’intérêt pour les yaourts. Un yaourt, yogourt ou yoghourt est un lait ensemencé par des ferments lactiques afin de l'épaissir et de le conserver plus longtemps. Pour s'appeler yaourt il doit contenir obligatoirement, et uniquement, deux ferments spécifiques, le Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus et le Streptococcus thermophilus, qui lui donnent sa spécificité de goût, sa texture et apportent aussi certains bénéfices nutritionnels et de santé. D'autres laits fermentés (à texture de yaourt) ont été créés au cours des dernières années. Ils peuvent contenir ou pas ces deux bactéries, et en plus des souches telles que Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium bifidum, B. longum, B. infantis et B. brève. Les yaourts sont ainsi une excellente source de probiotiques, c'est à dire de microorganismes vivants qui, lorsqu'ils sont ingérés en quantité suffisante, exercent des effets positifs sur la santé, au-delà des effets nutritionnels traditionnels. Qu'il soit ferme, brassé ou liquide, il conserve son appellation de yaourt, car c'est en effet, outre les définitions de la Réglementation, sa fabrication qui conditionne sa texture finale. Ainsi, pour obtenir un yaourt ferme, on ensemence directement le lait dans le pot. Tandis que dans le cas du yaourt brassé (dit aussi « bulgare »), le lait est ensemencé dans une cuve, puis brassé avant d'être versé dans son pot. Enfin, le yaourt liquide, dit aussi yaourt à boire, est brassé puis battu jusqu'à l'obtention de la texture adéquate et versé dans des bouteilles. Mais il existe également d'autres types de yaourts nature, comme les yaourts à la grecque, de texture plus épaisse. Le pourcentage en matières grasses peut également jouer sur la texture du yaourt, qui peut être fabriqué à base de lait entier, demi-écrémé ou écrémé (une étiquette ne comportant que le mot « yaourt » désigne obligatoirement un yaourt réalisé avec du lait demi-écrémé). Dans tous les cas, sa Date Limite de Consommation (D.L.C) ne peut excéder 30 jours et il doit toujours être conservé au réfrigérateur entre 0° et 6° .
[63] On distingue ainsi trois principales classes de yaourt :
- Yaourt brassé : Plus liquide, il est souvent plus acidulé que le yaourt nature.
Seule sa texture diffère. On le nomme aussi yaourt bulgare - en référence aux origines supposées du yaourt et au Lactobacillus bulgaricus, l'un des deux ferments à l'œuvre dans la transformation du lait en yaourt. Il est fabriqué en cuve avant d'être conditionné en pots. Il est particulièrement adapté à la réalisation de boissons, comme les lassis, les cocktails de fruits...
- Yaourt à la grecque : Particulièrement épais, c'est un yaourt nature très égoutté (technique traditionnelle) ou enrichi de crème. Gourmand, très savoureux, il est indispensable à la réalisation du tsatsiki et pour tous les plats d'Europe de l'Est, et tout simplement mélangé à des fines herbes, c'est un délicieux dip d'apéritif. A froid, il peut se substituer à la crème fraîche épaisse,
- Yaourt à boire : S'il existe nature, il est le plus souvent sucré et aromatisé, et fabriqué avec un yaourt brassé battu. Imaginé en 1 974, il a permis aux adolescents de renouer avec le plaisir du lait, en dégustant le yaourt sans cuillère, à même la bouteille. Il existe depuis peu également en « yaourt à verser », en brique de 950 g, pour ceux qui veulent associer céréales et yaourts au petit déjeuner. Peu énergétique - de 52 kcal pour un yaourt à 0% fabriqué à partir de lait écrémé ; à 88 kcal pour un yaourt au lait entier - le yaourt « nature » est naturellement peu riche en matières grasses et en glucides, mais contient des protéines en quantité intéressante. C'est également une source de micronutriments (notamment calcium et phosphore) ainsi que de vitamines B2, B5, B12 et A. Constitué à 80% d'eau, le yaourt participe activement à l'hydratation du corps.
[64] La consommation régulière de yaourt est ainsi reconnue pour améliorer la digestion et l'absorption du lactose (avis du 19 octobre 2010 de l'EFSA). D'autres études montrent des bénéfices potentiels sur l'amélioration des diarrhées des enfants, et du système immunitaire chez certaines personnes comme les personnes âgées. Toutefois, la consommation de lait de vache est de plus en plus critiquée, remise en question et on assiste à un nombre croissant de personnes qui décident tout simplement de l'éliminer de leur alimentation, pour des raisons par exemple d'intolérance au lactose, ou des problèmes d'allergénicité. Des solutions de yaourts base laits végétaux ont donc été proposées, car les laits végétaux sont beaucoup plus digestes que le lait de vache, sont riches en vitamines, minéraux et en acides gras non saturés. Dans la suite de notre exposé, par souci de simplicité, nous continuerons à employer le terme « yaourt » même si l'origine des protéines n'est pas laitière (officiellement, les « yaourts » qui sont fabriqués à partir d'ingrédients autres que du lait fermenté, des ingrédients laitiers, ou des ferments classiques de type Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus et Streptococcus thermophilus n'ont pas le droit à cette appellation). La source végétale la plus usitée est le soja. Cependant, même si le lait de soja présente la plus grande richesse en calcium et en protéines, il est également très indigeste ; c'est pourquoi il est déconseillé pour les enfants. De plus, il n'est pas non plus conseillé d'abuser des produits à base de soja car leurs effets sur la santé peuvent être contre-productifs lorsqu'ils sont consommés en grande quantité. Par ailleurs, il est communément admis que 70 % de la production mondiale du soja est OGM.
[65] L’isolat selon l’invention est également d’intérêt pour le lait et les boissons laitières ainsi que les boissons végétales. Le lait est un aliment qui contient une source de protéines non négligeables et de haute qualité biologique. Pendant longtemps, les protéines animales ont été plébiscitées pour leurs excellentes qualités nutritionnelles car elles contiennent tous les acides aminés essentiels en proportions adéquates. Cependant, certaines protéines animales peuvent être allergènes, entraînant des réactions très gênantes, voire même dangereuses au quotidien. L'allergie aux produits laitiers est une des réactions allergiques les plus répandues. Les études démontrent que 65 % des personnes qui souffrent d'allergies alimentaires sont allergiques au lait. La forme adulte de l'allergie au lait, appelée ici «allergie aux produits laitiers», est une réaction du système immunitaire qui crée des anticorps pour combattre l'aliment indésirable. Cette allergie est différente de l'allergie aux protéines du lait de vache (protéines bovines), également appelée l'APLV, qui touche les nouveau-nés et les enfants. Les manifestations cliniques de cette allergie sont principalement gastro alimentaires (50 à 80% des cas), également cutanées (1 0 à 39% des cas) et respiratoires (19 % des cas). Au vu de tous les désavantages cités ci-dessus liés à la consommation des protéines laitières, il en résulte un grand intérêt pour l'emploi de protéines de substitution, également appelées protéines alternatives, parmi lesquelles se classent les protéines végétales. Les laits végétaux, obtenus à partir d'ingrédients végétaux peuvent être une alternative aux laits d'origine animale. Ils pallient et évitent les APLV. Ils sont exempts de caséine, de lactose, de cholestérol, sont riches en vitamines et en sels minéraux, sont également riches en acides gras essentiels mais pauvres en acides gras saturés. Certains possèdent également des taux de fibres intéressants. Outre le fait que certains laits végétaux sont pauvres en calcium, que d'autres du fait de leur rareté botanique sont indisponibles dans le commerce, il faut également mentionner gue certains laits végétaux sont également allergènes. C'est le cas par exemple des laits végétaux préparés à partir d'oléagineux, comme par exemple les laits de soja. Au vu de tous les désavantages des protéines laitières mais également du caractère allergène dangereux conféré par certaines protéines végétales, il existe une réelle demande de la part des consommateurs, non satisfaite à ce jour, pour des laits végétaux possédant une innocuité indiscutable et reconnue et pouvant de ce fait être consommés par toute la famille. Les fabricants traditionnels commencent également à chercher de nouvelles sources de protéines pour enrichir leurs produits.
[66] L’isolat selon l’invention est également d’intérêt pour les crèmes laitières pour crème à café, beurre, fromage, crèmes Chantilly, sauces, nappages, décoration de gâteaux. Les crèmes laitières sont des produits à plus de 30 % de matière grasse (MG) obtenus par concentration du lait, se présentant sous la forme d'une émulsion de gouttelettes d'huile dans le lait écrémé. Elles peuvent être utilisées pour différentes applications, soit directement comme produit de consommation (utilisée par exemple comme crème à café) ou comme matière première en industrie pour la fabrication d'autres produits tels que le beurre, le fromage, les crèmes Chantilly, les sauces, les crèmes glacées, ou encore les nappages et la décoration de gâteaux. Il existe différentes variétés de crèmes : fraîche, allégée, liquide, épaisse, pasteurisée. Les crèmes se distinguent selon leur teneur en matière grasse, leur conservation et leur texture. La crème crue est la crème issue de la séparation du lait et de la crème, directement après l'écrémage et sans passer par l'étape pasteurisation. Elle est liquide et contient de 30 à 40% de matières grasses. Toujours de texture liquide, la crème pasteurisée a subi le processus de pasteurisation. Elle a donc été chauffée à 72° C pendant une vingtaihe de secondes afin d'éliminer les microorganismes indésirables pour l'homme. Cette crème se prête particulièrement bien au foisonnement. Elle prend ainsi une texture plus légère et volumineuse en étant battue pour y incorporer des bulles d'air. Elle est parfaite pour les chantilly par exemple. Certaines crèmes liquides vendues en magasins sont dites de longue conservation. Elles peuvent être stockées plusieurs semaines dans un endroit frais et sec. Pour se conserver aussi longtemps, ces crèmes ont été soit stérilisées, soit chauffées selon le procédé UHT. Pour la stérilisation, il s'agit de chauffer la crème pendant 15 à 20 minutes à 1 15 °C. Avec le procédé UHT (ou Ultra Haute Température), on chauffe la crème pendant 2 secondes à 1 50° C. La crème est ensuite rapidement refroidie, ce qui a pour résultat de mieux conserver ses qualités gustatives. La crème est naturellement liquide, une fois qu'elle est séparée du lait, après écrémage. Afin qu'elle prenne une texture épaisse, elle passe par l'étape de l'ensemencement. On incorpore ainsi des ferments lactiques qui, après maturation, donneront à la crème cette texture plus épaisse et ce goût plus acide et plus riche. À côté des technologies traditionnelles (millénaires ou centenaires) d'obtention de la crème à partir du lait, se sont développées depuis cette dernière décennie, des technologies d'assemblage ou de reconstitution de la crème à partir d'ingrédients laitiers. Ces technologies nouvelles de reconstitution des crèmes laitières présentent des avantages évidents dans les procédés industriels, par rapport à la crème fraîche : faible coût de stockage des matières premières, plus grande flexibilité dans la formulation, indépendance vis-à-vis de la saisonnalité de la composition du lait. Aussi, les crèmes laitières reconstituées peuvent bénéficier de l'image de naturalité généralement attribuée aux produits laitiers, puisque la réglementation exige pour leur fabrication l'utilisation exclusive d'ingrédients laitiers avec ou non adjonction d'eau potable et les mêmes caractéristiques de produit fini que la crème de lait (Codex Alimentarius, 2007). Le développement du domaine des crèmes laitières reconstituées a ouvert de nouvelles possibilités dans la formulation des crèmes, et plus particulièrement celle de la naissance du concept des crèmes végétales. Les crèmes végétales sont des produits similaires aux crèmes laitières dont la matière grasse laitière est remplacée par la matière grasse végétale (Codex Alimentarius, codex Stan 192, 1995). Elles sont formulées au départ de quantités bien définies d'eau, de matières grasses végétales, de protéines laitières ou végétales, de stabilisants, d'épaississants et d'émulsifiants de faible poids moléculaire. Les paramètres physico-chimiques, tels que la granulométrie, la rhéologie, la stabilité et l'aptitude au foisonnement sont les caractéristiques qui intéressent au premier chef les industriels et les chercheurs du domaine de la substitution des crèmes laitières par des crèmes végétales. Par exemple, comme dans toute émulsion, la taille des gouttelettes dispersées (granulométrie) est un paramètre clé de la caractérisation des crèmes car il présente un impact non négligeable, d'une part, sur d'autres propriétés physico chimiques telles que la rhéologie et la stabilité, et d'autre part, sur les propriétés sensorielles telles la texture et la couleur des crèmes. L'influence du type d'émulsifiant inclut tant les émulsifiants de faible poids moléculaire tels les mono, diglycérides et phospholipides, que ceux de haut poids moléculaire comme les protéines, ainsi que des interactions protéines/émulsifiants de faible poids moléculaire. Il est ainsi connu que la concentration de l'émulsifiant lipidique influence également la taille des gouttelettes des crèmes. Dans les systèmes stabilisés par des protéines, une concentration très élevée de l'émulsifiant lipidique peut entraîner une forte augmentation de la taille moyenne des gouttelettes, du fait d'une forte agrégation des gouttelettes suite à la désorption des protéines. Le type de protéines utilisées dans la formulation peut également affecter la granulométrie des crèmes. En effet, dans les mêmes conditions d'émulsification, les crèmes à base de sources protéiques riches en caséines, telles la poudre de lait écrémé, présentent en général des diamètres moyens de gouttelettes plus petits que celles à base de sources protéiques riches en protéines de lactosérum, telles que la poudre de lactosérum . Les différences de granulométrie entre les crèmes préparées à partir des deux sources protéiques (caséines ou protéines de lactosérum) sont liées aux différences de propriétés interfaciales à l'interface huile/eau, les caséines ayant une plus grande capacité d'abaissement de la tension interfaciale que les protéines de lactosérum. Par ailleurs, la concentration en protéines dans la formulation influence la granulométrie des crèmes. En effet, il a été démontré qu'à fraction massique d'huile constante, la taille des gouttelettes diminue avec la concentration en protéines jusqu'à une certaine concentration au- delà de laquelle la taille varie très peu. La présence simultanée des molécules amphiphiles de poids moléculaire faible (surfactif) et élevé (protéines) dans une formulation de crèmes se traduit généralement par une diminution de la taille des gouttelettes au cours de l'émulsification. Par ailleurs, l'adsorption compétitive à l'interface huile/eau entre tensioactifs et protéines conduit généralement au cours de la maturation à une désorption des protéines de la surface des gouttelettes, ce qui ce qui peut entraîner des modifications granulométriques.
Initialement, il apparaît que les conditions d'émulsification, le choix des ingrédients (tant protéiques que lipidiques) utilisés dans la formulation, ainsi que la température, influencent les propriétés finales des crèmes. Il apparaît que les crèmes végétales peuvent conduire à de nouvelles propriétés technofonctionnelles. Ainsi, la résistance à la congélation pouvant conférer une grande stabilité aux crèmes glacées en est un exemple. Elles peuvent également présenter une stabilité en liaison chaude ou froide, ce qui est un avantage considérable, puisque ces crèmes peuvent être utilisées indifféremment dans la préparation de plats chauds ou froids. Si les crèmes végétales peuvent apporter de nouvelles fonctionnalités et montrer des propriétés texturales comparables voire plus intéressantes que celles des crèmes laitières, il n'en demeure pas moins qu'elles peuvent présenter des défauts sensoriels, notamment par rapport à leur goût et leur odeur, même parfois après l'ajout d'arômes (cas des protéines de soja, ou des protéines de pois).
[67] L’isolat selon l’invention est également d’intérêt pour les fromages végétaliens. Le fromage est normalement un aliment obtenu à partir de lait coagulé ou de crème laitière, puis d'un égouttage suivi ou non de fermentation et éventuellement d'affinage. Le fromage est ainsi fabriqué à partir de lait de vache principalement, mais aussi de brebis, de chèvre, de bufflonne ou d'autres mammifères. Le lait est acidifié, généralement à l'aide d'une culture bactérienne. Une enzyme, la présure, ou un substitut comme de l'acide acétique ou du vinaigre, est ensuite adjointe afin de provoquer la coagulation et former le lait caillé et le petit-lait. Il est connu de réaliser des alternatives végétaliennes au fromage (notamment des fromages de type mozzarella), en substituant les caséinates de lait par des amidons natifs et modifiés, plus particulièrement des amidons stabilisés acétates. Cependant, il est encore recherché à améliorer le caractère de « déchiquetabilité » (terme anglosaxon de « shredability »), la fonte, la stabilité au gel / dégel, la saveur (notamment aux Etats-Unis pour les préparations de pizza). Des essais ont été menés en combinant huile, amidons modifiés et protéines de pois sans donner pleine satisfaction.
[68] L’isolat selon l’invention est d’intérêt pour les crèmes glacées. Les crèmes glacées contiennent classiquement des graisses animales ou végétales, des protéines (protéines de lait, protéines d'œuf) et/ou du lactose. Les protéines jouent alors le rôle de texturant en plus d'apport er du goût à la crème glacée. Elles sont essentiellement produites par la pesée des ingrédients, leur pré-mélange, leur homogénéisation, pasteurisation, réfrigération à 4°C (permettant la maturation), puis la congélation avant emballage et stockage. De nombreuses personnes souffrent cependant d'une intolérance aux produits laitiers ou d'autres ingrédients d'origine animale qui les empêchent de consommer du lait ou de la crème glacée traditionnelle. Pour ce groupe de consommateurs, il n'y a jusqu'à présent pas d'alternative à la crème glacée contenant du lait ayant une valeur sensorielle comparable. Dans les préparations de crème glacée jusqu'ici connues présentant des ingrédients végétaux, principalement à base de soja, des tentatives ont été faites pour remplacer les émulsifiants animaux par des protéines végétales. Des protéines végétales séchées, obtenues dans les procédés classiques d'extraction aqueuse ou hydro-alcoolique et après le séchage sous forme de poudre ont été souvent utilisées. Ces protéines se révèlent être des mélanges hétérogènes de polypeptides, dont certaines fractions possèdent à des degrés variables des propriétés particulièrement bonnes comme émulsifiants ou agents de formation de gel, comme agents de liaison de l'eau, de la mousse ou des agents améliorant la texture. Jusqu'à présent, les produits de protéines végétales ont été obtenus presque exclusivement à partir de fèves de soja, sans fractionnement en fonction de leurs propriétés fonctionnelles spécifiques. Par ailleurs, le goût des crèmes glacées préparées à partir desdites protéines de soja est rédhibitoire.
[69] L’isolat selon l’invention est d’intérêt pour les produits de biscuiterie, produits de pâtisserie, produits de panification et produits céréaliers hyperprotéinés Pour obtenir une allégation « riche en protéines » il faut, selon la réglementation en vigueur, que l'apport calorique lié aux protéines soit égal ou supérieur à 20 % de l'apport énergétique total du produit fini. Cela signifie que, dans les produits contenant une teneur en matière grasse conséquente comme les biscuits ou les cakes (entre 10 % pour les plus maigres à 25 % pour les plus riches avec une moyenne à 18 % de matière grasse), le taux d'incorporation des protéines pour atteindre l'allégation est important et est supérieur à 20 %.
[70] Dans le domaine de la substitution (totale ou partielle) des protéines laitières dans les produits alimentaires, il est recherché des protéines végétales dont les propriétés fonctionnelles sont équivalentes, voire améliorées par rapport aux protéines laitières. Le terme « propriétés fonctionnelles » signifie dans la présente demande toute propriété non nutritionnelle qui influence l'utilité d'un ingrédient dans un produit alimentaire. Ces diverses propriétés contribuent à l'obtention des caractéristiques finales désirées du produit laitier. Quelques-unes de ces propriétés fonctionnelles sont la solubilité, la viscosité, les propriétés moussantes, les capacités émulsifiantes. Les protéines jouent également un rôle important dans les propriétés sensorielles des matrices alimentaires dans lesquelles elles sont utilisées, et il existe une réelle synergie entre les propriétés fonctionnelles et les propriétés sensorielles. Les propriétés fonctionnelles des protéines ou fonctionnalités sont donc les propriétés physiques ou physico chimiques qui ont une incidence sur les qualités sensorielles des systèmes alimentaires générées au cours des transformations technologiques, de la conservation ou des préparations culinaires domestiques. On constate quelle que soit l'origine de la protéine qu'elle intervient sur la couleur, la flaveur et/ou la texture d'un produit. Ces caractéristiques organoleptiques interviennent de façon déterminante dans le choix du consommateur et elles sont dans ce cas largement prises en compte par les industriels. La fonctionnalité des protéines est le résultat d'interactions moléculaires de ces dernières avec leur environnement (autres molécules, pH, température...). Ici, il s'agit des propriétés de surface qui regroupent les propriétés d'interaction des protéines avec d'autres structures polaires ou apolaires en phase liquide ou gazeuse : cela recouvre les propriétés émulsifiantes, moussantes...
[71] Au sein des applications alimentaires humaines, la composition protéique selon l’invention est particulièrement adaptée aux applications laitières. Plus particulièrement, l'invention concerne l'application de l’isolat de feverolle selon l’invention pour les laits fermentes de type yaourts (brassés, a la grecque, à boire) et en crèmes laitières ou végétales, crèmes dessert, desserts glaces ou sorbets ou en fromages.
[72] Les formulations nutritionnelles selon l'invention peuvent comprendre en outre d'autres ingrédients qui peuvent modifier les caractéristiques chimiques, physiques, hédoniques ou de transformation des produits ou servir de composants nutritionnels pharmaceutiques ou complémentaires lorsqu'elles sont utilisées pour certaine population ciblée. Beaucoup de ces ingrédients facultatifs sont connus ou autrement adaptés pour une utilisation dans d'autres produits alimentaires et peuvent également être utilisés dans les formulations nutritionnelles conformes à l'invention, à condition que ces ingrédients facultatifs soient surs et efficaces pour G administration orale et sont compatibles avec les ingrédients essentiels autres du produit sélectionné. Des exemples non limitatifs de tels ingrédients facultatifs comprennent des conservateurs, des antioxydants, des agents émulsifiants, des agents tampons, des agents actifs pharmaceutiques, des nutriments supplémentaires, des colorants, des arômes, des agents épaississants et des stabilisants, etc. Les formulations nutritionnelles en poudre ou liquide peuvent comprendre en outre des vitamines ou des nutriments lies, tels que la vitamine A, la vitamine E, la vitamine K, la thiamine, la riboflavine, la pyridoxine, la vitamine B12, les carotendides, la niacine, l'acide folique, l'acide pantothénique, la biotine, la vitamine C, la choline, l'inositol, leurs sels et leurs dérivés, et des combinaisons de ceux-ci. Les formulations nutritionnelles en poudre ou liquide peuvent comprendre en outre des minéraux, tels que de phosphore, le magnésium, le fer, le zinc, le manganèse, le cuivre, le sodium, le potassium, le molybdène, le chrome, le sélénium, le chlorure, et des combinaisons de ceux-ci. Les formulations nutritionnelles en poudre ou liquide peuvent également comprendre un ou plusieurs agents masquant pour réduire par exemple les saveurs amères dans les poudres reconstituées. Des agents de masquage appropries comprennent des édulcorants naturels et artificiels, des sources de sodium, telles que le chlorure de sodium, et des hydrocolloïdes tels que la gomme de guar, la gomme xanthane, la carraghenane, et des combinaisons de ceux-ci. La quantité d'agent de masquage dans la formulation nutritionnelle en poudre peut varier en fonction de ('agent de masquage particulier sélectionné, les autres ingrédients de la formulation et d'autres variables de formulation ou de produits cibles.
[73] Ladite invention sera particulièrement mieux comprise à la lecture des exemples suivants.
Exemples
[74] Exemple 1 : Comparaison des procédés traditionnels et classiques de décorticage des fibres externes :
[75] Un même lot de graines de féverole de la variété Tiffany est traité afin de séparer les fibres externes et les cotylédons. Pour ce faire, deux procédés sont employés.
[76] Procédé de l’art antérieur : Les grains ont d’abord été traités à l’aide d’un broyeur à couteaux (SM300, Retsch®) dont la vitesse de rotation était de 700 tr/min. Le broyât a ensuite été traité par turboséparation à l’aide d’un système dit « zig-zag » (MZM 1 -40, Hosokawa-alpine®). La vitesse d’air était de 4.0 m.s 1 (23 m3.h 1). On obtient à la fin une fraction légère contenant les fibres externes et une fraction lourde contenant les cotylédons. La fraction lourde est ensuite broyée à l’aide d’un broyeur à rouleaux (MLU 202, Bühler®). On obtient finalement une farine dont la taille de particules est inférieure à 300 pm (la taille moyenne de particules réalisée à l’aide d’un granulomètre laser est de 275 pm).. Le procédé est schématisé à la Figure 1.
[77] Procédé amélioré selon l’invention : Les grains ont d’abord été traités à l’aide d’un moulin à pierre (Alma®). Le broyât a ensuite été traité par turboséparation à l’aide d’un système dit « zig-zag » (MZM 1 -40, Hosokawa- alpine®). La vitesse d’air était de 4.0 m.s 1 (23 m3.h 1). On obtient à la fin une fraction légère contenant les fibres externes et une fraction lourde contenant les cotylédons. La fraction lourde est ensuite traitée à l’aide d’un moulin à couteaux (SM300, Retsch®) dont la rotation est de 700 tr/min et la sortie équipée d’une grille de 6 mm. La fraction lourde est ensuite broyée à l’aide d’un broyeur à rouleaux (MLU 202, Bühler®). On obtient finalement une farine dont la taille de particules est inférieure à 300 pm (la taille moyenne de particules réalisée à l’aide d’un granulomètre laser est de 285 pm). Le procédé est schématisé à la figure 2.
[78] On pratique une séparation manuelle des fibres externes (ou « hulls ») résiduelles dans la fraction lourde obtenue selon les deux procédés de l’art antérieur et selon l’invention décrits précédemment. Celle-ci consiste à prendre un échantillon de 200g de la fraction, puis de séparer manuellement les fibres externes encore présentes. Celle-ci sont ensuite pesées (Poids = m). Le pourcentage de fibres externes résiduelles est donné par le calcul suivant : ( m / 200 ) * 100
Pour le procédé selon l’art antérieur, le pourcentage est de 1 ,7%. Pour le procédé selon l’invention, ce pourcentage est réduit à 0,9%.
[79] Exemple 2a : Production d’une composition protéique selon l’invention
[80] On prépare 75kg de farine de féverole avec le procédé amélioré selon l’invention décrit au paragraphe [0077] ci-dessus. Cette farine est mise en suspension à 10% en poids de matière sèche dans de l’eau potable à 20°C. Le pH est ajusté à 9 par ajout de potasse à 20% massique (3.4 kg). On pratique une homogénéisation pendant 15 minutes toujours à 20°C. La solution est ensuite envoyée sur un décanteur Sedicanter de la société Flottweg (Vitesse du bol : 60% soit 4657 tr/min (environ 3500g), Vitesse de la vis à 60% pour une Vr =18.8, Pipette pour le surnageant (overflow) à 140 mm, Alimentation à 1 m3/h) et on récupère le surnageant liquide contenant les protéines.
[81] Ce surnageant est acidifié à pH 4.5 par ajout d’acide chlorhydrique à 7% massique environ (8.2 kg). On chauffe à 60°C par injection de vapeur dans une double enveloppe de la cuve, où l’on pratique une homogénéisation pendant 15 minutes. On utilise une seconde fois le Sedicanter de Flottweg (Vitesse du bol à 60%, soit 4657 tr/min (environ 3500g) Vitesse de la vis à 10% pour une Vr =3.5 jusqu’à 40% (Vr = 12.6) Pipette pour l’overflow à 140 mm au départ jusqu’à 137 Alimentation à 700 l/h) mais cette fois ci pour récupérer le sédiment où se trouvent les protéines coagulées.
[82] Le sédiment est dilué à environ 15-20% en poids de matière sèche et neutralisé à pH 7 par ajout de potasse à 20%. On pratique un traitement thermique à 135°C à l’aide d’une tuyère et on réalise un refroidissement par effet flash sous-vide à 65°C. Le produit est enfin atomisé (température d’entrée de 200°C et température des buées à 85-90°C)
[83] Le rendement d’extraction de protéines à partir de la farine est de 86.6%. La protéine obtenue est appelée « Composition protéique selon l’invention »
[84] Exemple 2b : Production d’une composition protéique selon l’invention en broyage humide
[85] Les graines de féveroles ont d’abord été traitées à l’aide d’un moulin à pierre (Alma®). Le broyât a ensuite été traité par turboséparation à l’aide d’un système dit « zig-zag » (MZM 1 -40, Hosokawa-alpine®). La vitesse d’air était de 4.0 m.s 1 (23 m3.h 1). On obtient à la fin une fraction légère contenant les fibres externes et une fraction lourde contenant les cotylédons. La fraction lourde est ensuite traitée à l’aide d’un moulin à couteaux (SM300, Retsch®) dont la rotation est de 700 tr/min et la sortie équipée d’une grille de 6 mm. La fraction lourde pré broyée à l’aide du moulin à couteaux est mise en suspension à 20% en poids de matière sèche dans de l’eau potable à 20°C.La fraction lourde est ensuite broyée à l’aide d’un broyeur Hurschel® Comitrol 19300. Le pH est ajusté à 9 par ajout de potasse à 20% massique. On pratique une homogénéisation pendant 15 minutes toujours à 20°C. La solution est ensuite envoyée sur un décanteur Sedicanter de la société Flottweg (Vitesse du bol : 60% soit 4657 tr/min (environ 3500g), Vitesse de la vis à 60% pour une Vr =18.8, Pipette pour le surnageant (overflow) à 140 mm, Alimentation à 1 m3/h) et on récupère le surnageant liquide contenant les protéines.
[86] Ce surnageant est acidifié à pH 4.5 par ajout d’acide chlorhydrique à 7% massique environ. On chauffe à 60°C par injection de vapeur dans une double enveloppe de la cuve, où l’on pratique une homogénéisation pendant 15 minutes. On utilise une seconde fois le Sedicanter de Flottweg (Vitesse du bol à 60%, soit 4657 tr/min (environ 3500g) Vitesse de la vis à 10% pour une Vr =3.5 jusqu’à 40% (Vr = 12.6) Pipette pour l’overflow à 140 mm au départ jusqu’à 137 Alimentation à 700 l/h) mais cette fois ci pour récupérer le sédiment où se trouvent les protéines coagulées.
[87] Le sédiment est dilué à environ 15-20% en poids de matière sèche et neutralisé à pH 7 par ajout de potasse à 20%. On pratique un traitement thermique à 135°C à l’aide d’une tuyère et on réalise un refroidissement par effet flash sous-vide à 65°C. Le produit est enfin atomisé (température d’entrée de 200°C et température des buées à 85-90°C)
[88] Le rendement d’extraction de protéines à partir de la farine est de 87.8%. La protéine obtenue est appelée « Composition 2b protéique selon l’invention »
[89] Exemple 3 : Production d’une composition protéique selon l’art antérieur
[90] On pratique un enseignement de Fernandez-Quintela, (Plant Foods for Human Nutrition, 51 ,1997). Les grains de fèveroles sont d’abord traités avec le procédé de l’art antérieur décrit au paragraphe [0064], puis les cotylédons sont plongés dans de l’eau pendant 10 heures, puis séchés une nuit dans une étuve à 25°C. Les cotylédons sont ensuite broyés en une farine de 300 microns en moyenne. Celle-ci est mise en suspension dans de l’eau potable dans un ratio massique 1/5 eau/farine et le pH de la solution est rectifié à 9.0 avec de la soude 1 N. La solution est agitée pendant 20 min. La fraction insoluble est séparée par centrifugation (4000 g/20 min, 20°C) et mise de côté. Le pH du surnageant est ajusté à pH 4.0 avec de l’acide chlorhydrique 1 N et agité à 20°C pendant 20 min. La solution est centrifugée (4000 g/20 min, 20°c), et le culot est lyophilisé. On appelle cette composition protéique : « Composition protéique selon l’exemple 3 selon l’art antérieur »
[91] Exemple 4 : Comparaison des fonctionnalités et analyses
[92] On compare les différentes compositions obtenues grâce aux exemples 2 et 3 d’un point de vue analytique (matière sèche et teneur en protéines) et fonctionnelle (Capacité en rétention d’eau selon le test A et coloration L). On acquiert également une composition protéique commerciale de féverole FAVA BEAN PROTEIN ISOLATE 85% de la société YANTAI T, FULL BIOTECH CO LTD (lot DFC021606181 / C1377), représentative des isolats de féverole disponibles sur le marché. Le Tableau 1 ci-dessous résume ces analyses.
[93] [Tableau 1 ]
[94] Le Tableau met en évidence la capacité de rétention d’eau exceptionnelle de la composition protéique selon l’invention : celle-ci est bien supérieure à 3 grammes par gramme de protéines, tandis que les compositions protéiques selon l’art antérieur dans le meilleur des cas dépassent à peine 2 grammes par gramme de composition protéique.
[95] On peut également noter une excellente richesse protéique, supérieure à 90% pour l’exemple 2a.
[96] L’exemple 2b est légèrement moins riche en protéines (mais reste très riche si on le compare à des isolats de pois et de soja par exemple), mais sa capacité en rétention d’eau est exceptionnellement élevée, 3 fois supérieure à celle de l’art antérieur.
[97] Exemple 4 : Intérêt nutritionnel de la composition protéique selon l’invention :
[98] On propose dans cet exemple, de présenter un avantage nutritionnel particulier de la composition protéique selon l’invention. Pour ce faire, on utilise comme composition protéique de l’art antérieur, à titre de référence, les compositions protéiques de pois commerciales NUTRALYS®, une composition protéique de pomme de terre TUBERMINE® et une protéine laitière PRODIET®.
[99] On va tout d’abord simuler in-vitro une digestion gastrique et intestinale des dites compositions, en utilisant le protocole décrit dans « Simulated Gl digestion of dietary protein: Release of new bioactive peptides involved in gut hormone sécrétion » (Caron & al., in Food Research International, Volume 89, Part 1 , 2016, Pages 382-390) Les protéines vont subir une hydrolyse avec de la pepsine (1/40 poids enzyme/poids protéine, pH 3, 2h, 37°C) puis une hydrolyse avec de la pancréatine (1/50 poids enzyme /poids protéine, pH 7, 2h, 37°C).On évalue ensuite l’activité inhibitrice de la dipeptidyl peptidase-4 ou DPP-IV des digestats ainsi obtenus. La DPP-IV est une enzyme présente dans le métabolisme cellulaire, son inhibition entraîne une augmentation importante de la concentration de la glucagon-like peptide-1 ou GLP-1 (qui est une incrétine, c'est-à-dire une hormone intestinale, sécrétée par les cellules L de l'iléon en réponse à un repas) et du peptide insulinotrope dépendant du glucose ou GIP (qui est une entérogastrone sécrétée par les cellules K du duodénum en période post- prandiale, potentialisant la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose au niveau du pancréas). Ces deux hormones provoquent une augmentation de la sécrétion d'insuline et une diminution de la sécrétion de glucagon, propriété permettant d'améliorer l'équilibre en sucre chez le diabétique.
[100] Pour effectuer cette évaluation, on utilise le protocole suivant qui est une adaptation du protocole décrit dans « Dipeptidyl peptidase-IV inhibitory activity of dairy protein hydrolysates » (Lacroix & Li-Chan, August 2012, International Dairy Journal 25(2):97-102). Brièvement, 25 pL des digestats sont mis dans des tubes à essais, aux concentrations allant de 1.21 mg.mL 1 à 13.89 mg.mL 1, afin d’être pré incubés avec 75 pL de tampon Tris/HCl (100 mM, pH 8.0) et 25 pL de DPP-IV (0.018 U.mL 1) à 37°C pendant 5 min dans une microplaque de 96 puits. La réaction est initiée par addition de 50 pL de Gly-Pro-p-nitroanilide (1 mM). Tous les échantillons et réactifs sont dilués dans un tampon Tris/HCl. La microplaque est incubée à 37°C pendant 1 h, et l’absorbance de la p-nitroanilide relarguée est mesurée à 405 nm toutes les 2 minutes à l’aide d’un lecteur microplaques (ELx808, Biotek, USA). Le pourcentage d’inhibition DPP-IV est défini comme le pourcentage d’activité DPP-IV, inhibé par une concentration donnée d’un échantillon (1 mg.mL 1) comparé avec la réponse d’un contrôle. On établit ensuite le graphique du pourcentage d’inhibition de la DPPJV en fonction de la concentration finale de l’échantillon. L’IC50 est déterminée en mg/ml comme la concentration finale en échantillon provoquant une inhibition de 50% de l’activité de la DPP-IV, elle est exprimée en mg/ml. Plus basse est la valeur de NC50, meilleure est l’activité inhibitrice recherchée de l’échantillon.
[101] Les résultats obtenus sont les suivants :
[Tableau 2]
[102] L’action inhibitrice de la composition protéique de féverole selon l’invention est excellente : en effet, son IC50 est divisé par deux par rapport aux protéines de l’art antérieur commerciales.
[103] Exemple 5 : Boisson dite“prête à boire” ou RTD avec 7% de protéines :
[104] On réalise une boisson dite « Prête à boire » ou « RTD » pour comparer les isolats de féverole selon l’invention (2a) et un isolat commercial de pois NUTRALYS® S85F de la société ROQUETTE.
[105] Les recettes sont présentées dans le tableau 3 suivant :
[106] Le procédé de préparation des boissons est le suivant :
- Mélange des différentes poudres
- Chauffage de l’eau à 50°C et introduction du mélange de poudres
- Dispersion à l’aide d’un mélangeur à haut cisaillement Silverson (30 min, 50°C, 3500 tr/min)
- Chauffer l’huile à 50°C dans un récipient séparé, ajouter à la dispersion aqueuse et dispersion à l’aide d’un mélangeur à haut cisaillement Silverson (5 min, 10000 tr/min)
- Traitement thermique à 142°C pendant 5 secondes
- Homogénéisation haute pression 200 bars, 2 passes - Refroidissement à 30°C
[107] On compare ensuite les différentes boissons en analysant le profil granulométrique de l’émulsion obtenue dans la boisson à l’aide d’un Granulomêtre Mastersizer 3000 (Malvern), mesurant la taille des particules par diffraction laser. L’échantillon est mesuré directement en voie liquide avec un pattern optique à 1 ,50+0, 01 i. On mesure les coefficient biens connus de l’homme du métier D10, D50, D90 et Dmode pour caractériser l’émulsion de l’huile.
[108] En comparant les résultats, on voit bien que l’émulsion obtenue avec l’isolat de feverole selon l’invention est beaucoup plus petite, signe d’une meilleure émulsion.
[109] Exemple 6 : Lait végétal ou « Milk alternative »
[110] On se propose ici de réaliser un lait végétal avec l’isolat de féverole 2a selon l’invention.
[111] La recette est la suivante :
[112] Le protocole de préparation est le suivant :
- Chauffer l’eau à 70°C et hydrater l’isolat de protéine pendant 15 min à l’aide d’un Sylverson à 2000 tr/min
- Ajouter les autres ingrédients sauf l’huile et mélanger 10 min - Chauffer l’huile à 65°C et ajouter sous agitation à 6000 tr/min
- Stérilisation UHT 142°C 5sec
- Homogénisation à 75°C 2 étages (270 bars et 30 bars)
- Refroidissement 4°C
[113] On obtient à l’aspect un liquide ayant l'aspect du lait. Cet alternative végétale au lait ne subit aucune décantation au stockage.
[114] On réalise une analyse de la répartition granulométrique des globules d’huiles émulsifiées à l’aide d’un granulomètre Mastersizer 3000 (Malvern). Les coefficients décrivant la répartition granulométrique sont les suivants : D10 = 0,19_ microns, D50 = 0,40 microns et D90 = 0,91 microns. Ces résultats sont excellents et démontrent bien une excellente émulsification des globules lipidiques, tout comme le lait.
[115] Exemple 7 : Mayonnaise classique et allégée :
[116] On va démontrer ci-dessous les excellents résultats de notre isolat 2a selon l’invention dans la réalisation de mayonnaise classique (dites « full-fat ») et allégée (dites « low-fat »).
[117] Les ingrédients nécessaires pour réaliser les recettes de mayonnaise sont les suivants :
[118] Les isolats à tester seront le Nutralys® F85F de la société ROQUETTE, l’isolat de féverole 2a selon l’invention et de l’aquafaba (« Aquafaba Powder » obtenue auprès de la société Vôr).
[119] Le protocole de fabrication est le suivant :
- Mélanger les ingrédients pour 1 ère phase pendant 1 min à vitesse 3 dans un HOTMIX Pro Gastro (Fabricant : MATFER - FLO, Modèle : 212502).
- Ajouter les ingrédients pour 2eme et 3eme phase pendant 1 min30 à vitesse comprise entre 4 et 7 pour les Low Fat ou ajouter les ingrédients pour 2eme phase pendant 2min à vitesse 3 pour les Full Fat.
- Ajouter les ingrédients pour 3eme phase pendant 1 min à vitesse 3 pour les Full Fat.
- Ajouter les ingrédients pour 4eme phase pendant 1 min à vitesse 3 pour les Full Fat.
- Finir l’émulsion à vitesse 8 pour les Low Fat et 3 pour les Full Fat pendant
1 min.
[120] On va comparer les différentes mayonnaises obtenues à l’aide d’un texturomètre TA.HDplus (Société Stable Micro Systems Ltd), nous permettant de mesurer les paramètres de fermeté, de consistance et de cohésion. La fermeté (g) correspond à la force à appliquer nécessaire pour que la géométrie (cf kit « extrusion ring backward » décrit ci-dessous) pénètre dans le produit, la consistance (g. sec) est une donnée calculée en fonction de l’aire sous la courbe de la fermeté et la cohésion (g) correspond à la force à appliquer pour que la géométrie se retire de la mayonnaise.
[121] Le texturomètre est équipé avec le kit « extrusion ring backward » qui se compose d’un disque vissé sur l’appareil et de 3 récipients en plexiglas que l’on remplit avec la mayonnaise. L’acquisition se fait grâce au logiciel Exponent avec le programme conçu pour l’analyse des mayonnaises. La descente de la géométrie s’effectue à 3mm/s jusqu’à ce qu’elle atteigne le fond du récipient et la remontée s’effectue à 5mm/s. Le logiciel trace automatiquement une courbe en fonction du temps permettant d’en déduire les paramètres.
[122] Toute la mise en œuvre est clairement explicitée dans le manuel d’emploi.
[123] Les résultats des mayonnaises « low-fat » sont les suivantes :
[124] Les résultats des mayonnaises‘full-fat » sont les suivantes :
[125] Les résultats obtenus montrent que les mayonnaises obtenues avec l’isolat de feverole selon l’invention sont caractérisées par des valeurs de texture excellentes, très au-dessus de l’isolat de pois ou de l’aquafaba.
[126] Exemple 9: crèmes glacées :
[127] On compare ici un isolat de protéine de pois NUTRALYS® et l’isolat de fèverole selon l’invention dans une recette de crème glacée.
[128] Les différentes compositions de crème glacée sont les suivantes :
[129] Le protocole de préparation est le suivant :
- Chauffage de l’eau à 60°C
- Ajout et mélange pendant 5 minutes de l’eau et de ¾ du saccharose
- Ajout du stabilisateur et du reste du saccharose en mélangeant pendant 5 min
- Ajout de l’isolat à tester, mélange pendant 5 min
- Ajout de l’huile de noix de coco, mélange pendant 5 min
- Mélange final pendant 20 min à 60°C
- Homogénéisation haute pression à 70°C 200 bars
- Pasteurisation 80°C 3 min dans un Powerpoint®
- Refroidissement à 4°C
- Maturation une nuit au réfrigérateur
- Congélation avec Tetrapak freezer, en ciblant 100% d’overrun
[130] On va comparer l’efficacité de foisonnement sur le mélange obtenu juste avant pasteurisation. Le protocole utilisé est le suivant :
- Verser 1 litre du mélange dans le bol d’un Kitchenaid®
- Mélange à haute vitesse (10) pendant 6 minutes et verser dans une éprouvette de 2 litres
- Mesure immédiate du volume de mélange et de mousse à T0
- Remesurer après 15 min
[131] Les résultats obtenus sont les suivants :
[132] Pour le mélange obtenu avec l’isolat selon l’invention, la mousse est invisible du début jusque 15min. Ceci s’explique par une meilleure rétention dans le mélange contenant l’isolat selon l’invention. Cette mousse mieux retenue permettra d’obtenir une crème glaçée avec un foisonnement plus homogène.
[133] Exemple 10 : gélification à pH acide
[134] La gélification à pH acide est une propriété importante, en particulier lors de la fabrication de yaourts ou de yoghurts, ainsi que de tofu.
[135] On réalise une analyse de la force de gel comparée des isolats de pois et de févérole au texturomètre TAXT+ après traitement thermique et acidification à l’aide de gluconodeltalactone (GDL).
[136] Les poudres sont hydratées à 15% de matière sèche dans de l’eau azidée, placées dans un bain-marie à 60°C, sous agitation pendant 5minutes. Les solutions sont ensuite laissées sous agitation, à température ambiante toute une nuit. Le lendemain, de la GDL est ajoutée à raison de 2% poids/poids. Immédiatement après ajout, chaque solution est répartie dans 3 pots distincts (afin de tripler les mesures de force de gel). Une acidification est effectuée afin d'atteindre un pH de 4,6. Les échantillons sont placés au bain-marie à 80°C pendant 2h, avant d'être stockés une nuit au frigo. Les mesures de force de gel sont alors réalisées le jour suivant.
[137] Les caractérisations du gel ont été réalisées à 20°C, avec un texturomètre
TAXT+ de la société Stable Micro Systems Ltd. Les paramétres sont les suivants mode compression, géométrie: poinçon boule P0.5S, vitesse pre-test: 1 mm/sec, vitesse test:0,5mm/sec, vitesse post test : 10 mm/sec, distance: 15mm, hold time: 60 sec, trigger force: 5g. On enregistre la force nécessaire pour appliquer ce déplacement et on retient la force maximale exigée.
[138] Les résultats sont les suivants :
On visualise bien qu’avec l’isolat selon l’invention, on obtient une force de gel 3 fois plus importante qu’avec l’isolat de protéines de pois. Cette observation permet d’envisager d’excellents résultats lors de la fabrication de produits fermentés alternatifs aux yaourts, cuillerables ou buvables. Pour les cuillerables, l’excellente force de gel permet d’envisager des formulations sans hydrocolloîdes tels que pectine.
[139] Exemple 11 : Yaourts
[140] On compare un isolat de protéine de pois Nutralys® S85F de la société Roquette et l’isolat de féverole 2a selon l’invention.
[141] Les formulations des yaourts sont les suivantes :
[142] Le protocole de préparation est le suivant :
- Hydrater les isolats avec l’eau à 55°C pendant 30 min avec un agitateur Sylverson à 2500tr/min
- Ajouter les autres ingrédients et mélanger 5 min à 6000 tr/min
- Homogénéisation haute pression à deux étages (150 bar et 45 bar) à 60°C
- Pasteurisation 95°C 10 min
- Refroidissement à 42°c et ajout ferments YOFLEX® YF-L02DA
- Maintien à 42°C pour acidifcation par fermentation jusqu’à obtention du pH 4,6
- Homogénéisation à 4000 tr/min avec IKA Magic Lab
- Stockage 4 jours à 4°C [143] On compare la fermeté des yaourts obtenus à l’aide d’un texturomêtre TAXT+. Les résultats sont les suivants :
[144] On voit bien que les yaourts base isolats de fèverole sont plus fermes car la force nécessaire pour réaliser l’analyse est beaucoup plus importante.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Composition protéique de féverole dont la couleur est caractérisée par une composante L supérieure à 70, préférablement supérieure à 75, encore plus préférentiellement supérieure à 80 selon la mesure L*a*b et la rétention d’eau selon le test A est supérieure à 3 grammes, préférentiellement supérieure à 3,5 grammes d’eau par gramme d'isolat.
[Revendication 2] Composition protéique selon la Revendication 1 caractérisée en ce que sa richesse en protéine est supérieure à 70% en poids exprimée en pourcentage de protéines sur matière sèche, préférentiellement supérieure à 80% en poids, encore plus préférentiellement supérieure à 90% en poids.
[Revendication 3] Composition protéique selon les Revendications 1 ou 2 caractérisée en ce qu’elle possède une matière sèche supérieure à 80% en poids, préférentiellement supérieure à 85% en poids, encore plus préférentiellement supérieure à 90% en poids.
[Revendication 4] Procédé de production d’une composition protéique selon l’une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
1 ) Mise en oeuvre de graines de féverole ;
2) Broyage des graines de féverole à l’aide d’un moulin à pierre, suivi d’une séparation du broyât obtenu en deux fractions dites légère et lourde à l’aide d’un flux d’air ascendant, puis d’un second broyage de la fraction lourde avec un moulin à couteaux ;
3) Broyage final de la fraction lourde à l’aide d’un broyeur sélectionné parmi les broyeurs à rouleaux et les broyeurs à couteaux pour obtenir une farine;
4) Mise en suspension de la farine dans un solvant aqueux ;
5) Elimination des fractions solides de la suspension par centrifugation et obtention d’une fraction liquide;
6) Isolement par précipitation par chauffage au pH isoélectrique des protéines de féverole contenues dans la fraction liquide ;
7) Dilution des protéines de féveroles précédemment obtenues à 15-20% en poids de matière sèche et neutralisation du pH compris entre 6 et 8 , préférentiellement 7, pour obtenir la composition protéique de féveroles;
8) Séchage de la composition protéique de féveroles
[Revendication 5] Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la granulométrie moyenne de la farine obtenue lors de l’étape 3 est comprise entre 200 et 400 microns, préférentiellement 300 microns.
[Revendication 6] Procédé selon la revendication 4 à 5 caractérisé en ce que le pH du solvant aqueux lors de l’étape 4 est ajusté entre 8 et 10, préférentiellement 9.
[Revendication 7] Procédé selon l’une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que la température du solvant aqueux de l’étape 4 est ajustée entre 2°c et 30°c, préférentiellement entre 10°C et 30°C, préférentiellement entre 15°C et 25°C, encore plus préférentiellement à 20°C.
[Revendication 8] Procédé selon l’une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que l’acidification de l’étape 6 est réalisée à un pH entre 4 et 5, préférentiellement 4,5.
[Revendication 9] Procédé selon l’une des revendications 4 à 8 caractérisé en ce que la température de chauffage est comprise entre 45°C et 75°C, préférentiellement entre 50°C et 70°C, encore plus préférentiellement entre 55°C et 65°C, le plus préféré étant 60°C et le temps de chauffage est compris entre 5 minutes et 25 minutes, préférentiellement entre 10 et 20 minutes, le plus préféré étant 10 minutes.
[Revendication 10] Procédé selon l’une des revendications 4 à 9 caractérisé en ce que l’étape 7 contient également un traitement thermique, préférentiellement à une température de 135°C par injection directe de vapeur par tuyère et refroidissement par effet flash sous-vide à 65°C.
[Revendication 11] Procédé selon l’une des revendications 4 à 10 caractérisé en ce que l’étape 8 contient également un séchage, préférentiellement par atomisation multiple effets.
[Revendication 12] Procédé selon l’une des revendications 4 à 11 caractérisé en ce que les étapes 3 et 4 du procédé sont réalisées de manière concomitante afin de réaliser le broyage final de la fraction lourde en présence de solvant aqueux.
[Revendication 13] Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce que le pH du solvant aqueux lors de l’étape de broyage final de la fraction lourde en présence de solvant aqueux est ajusté entre 8 et 10, préférentiellement 9.
[Revendication 14] Utilisation industrielle, en particulier en alimentation humaine ou animale, en cosmétique, en pharmacie, de la composition protéique de féverole selon l’une des revendications 1 à 3 ou obtenue par le procédé selon l’une des revendications 4 à 13.
[Revendication 15] Utilisation selon la revendication 14 dans :
- les boissons, notamment les boissons pour la nutrition diététique ou clinique, les boissons ou les poches entérales, les boissons végétales,
- les laits fermentés de type yaourts,
- les crèmes végétales,
- les crèmes desserts,
- les desserts glacés ou sorbets,
- les biscuits, muffins, pancakes,
- les barres nutritionnelles destinées à la nutrition diététique
- les pains,
- les céréales hyperprotéinées.
- les fromages,.
- les analogues de viandes,
- les analogues de poissons,
- les sauces, en particulier la mayonnaise.
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