Les protéines végétales ont parfois des limites en termes de fonctionnalité, de qualité nutritionnelle et de propriétés organoleptiques. Celle-ci peuvent rendre difficile leur utilisation comme ingrédients alimentaires. Pour résoudre ou réduire ces problèmes, différentes stratégies peuvent être appliquées.

 

Amélioration de la fonctionnalité des protéines

 

Les propriétés fonctionnelles des protéines dépendent de leur structure, de leur charge et de leurs propriétés hydrophobes. Par conséquent, la modification de ces caractéristiques peut changer leurs propriétés fonctionnelles. Différentes stratégies peuvent être utilisées :

• Par traitements physico-chimiques

Différents traitements physico-chimiques peuvent être utilisés pour modifier la structure des protéines. La modification du pH du milieu peut produire des changements irréversibles de la structure des protéines qui peuvent en augmenter la fonctionnalité (Ventureira et autres, 2012). Des traitements thermiques permettent d’exposer les régions hydrophobes des protéines et produire différentes textures (gels, microgels, structure fibreuse). L’utilisation de pressions hydrostatiques élevées a également été utilisée pour modifier les propriétés fonctionnelles des protéines de soja et d’améliorer leurs propriétés gélifiantes et émulsifiantes (Messens et autres, 1997).

• Par hydrolyse

Des protéases peuvent être employées pour hydrolyser des liaisons peptidiques et réduire la taille des protéines. Cette réduction de taille améliore généralement la solubilité et la flexibilité des polypeptides, ce qui peut mener à une meilleure fonctionnalité. L’hydrolyse enzymatique controlée augmente la solubilité, les propriétés émulsifiantes et moussantes du gluten de blé (Popineau et al, 2002), des protéines de soja (Zhao et Hou, 2009), de pois (He et al., 2012), de colza (Chabanon et al, 2007), de l’amaranthe (Ventureira et al, 2010), de tournesol (Rodriguez Patino et al, 2007) ou de pois chiche (Mokni Ghribi et al, 2015).

• Par modification chimique

Les protéines peuvent être modifiée par acylation, en bloquant le groupe d’amine ou le groupe d’hydroxyle des chaînes latérales par des résidus d’acyle ; par phosphorylation, en introduisant des groupes acides dans une protéine ; par glycosylation, en attachant une molécule de sucre à la protéine ; par désamidation, par traitement thermique et utilisation de pH extrêmes; par estérification, en faisant réagir les groupes carboxyliques avec des alcools ou des groupes d’hydroxyle avec des acides carboxyliques. Ces modifications chimiques sont bien décrites dans la littérature scientifique mais peu utilisé au stade industriel.

 

Amélioration de la valeur nutritive

Les sources de protéines végétales peuvent différer des sources animales en termes de composition en acides aminés, de digestibilité et par la présence de facteurs anti-nutritionnels. On considère souvent à tort que les protéines végétales sont nutritionnellement inférieures aux protéines animales. Les protéines végétales peuvent fournir la totalité des besoins humains en acides aminés (Millward, 1999). Elles doivent cependant parfois être utilisées en mélangeant différentes sources (par exemple l’association céréales / légumineuses) pour obtenir une teneur suffisante en acides aminés essentiels.

Du point de vue de la digestibilité, une fois les protéines végétales extraites des parois cellulaires leur digestibilité est souvent équivalente à celle des protéines animales. La présence de facteurs anti-nutritionnels peut cependant parfois limiter la digestibilité (Millward, 1999). Différents facteurs anti-nutritionnels peuvent être trouvés dans les protéines végétales: lectines, composés phénoliques, saponines, trypsine, chymotrypsine, inhibiteurs d’amylase, glucosinolates, acide phytique ou acide oxalique. Certains facteurs anti-nutritionnels peuvent affecter l’absorption des vitamines et des minéraux. Ils peuvent également provoquer une réaction allergique. Plusieurs de ces facteurs sont thermosensibles et éliminés par des traitements thermiques comme la cuisson. D’autres peuvent être réduits par le lavage ou par des solubilisations différentielles. Des traitements enzymatiques peuvent être également envisagés pour diminuer les facteurs anti-nutritionnels ou pour améliorer la biodisponibilité des protéines végétales; par exemple en utilisant des cocktails d’hémicellulases et de cellulases sur le matériel.

 

Amélioration du goût

Des goûts indésirables peuvent apparaitre quand certaines graines sont transformées en isolats protéiques (Rackis et al, 1979). Ces goûts indésirables ne sont généralement pas liées aux protéines elles-mêmes mais aux composés mineurs comme les lipides oxydés. En optimisant les conditions d’extraction, on peut réduire ces goûts indésirables. On peut également les masquer en utilisant différents composés. Plusieurs brevets abordent cette question.

 

Conclusion et perspectives

La croissance démographique mondiale provoque une augmentation de la demande en protéines. La population mondiale fait face à deux transitions nutritionnelles : d’une part, le souhait de manger davantage de viande dans les pays qui connaissent une augmentation du PIB; d’autre part, le passage progressif vers une alimentation comportant plus de protéines végétales dans les pays développés comme l’union européenne et les Etats-Unis.

Des stratégies diverses doivent être combinées pour relever ces défis nutritionnels. Utilisant comme modèle le succès de l’isolat de protéines de soja, les investissements de R&D dans l’agriculture et la technologie agroalimentaire doivent permettre d’augmenter la production des graines riches en protéines, de valoriser davantage les fractions de protéines végétales déjà consommées et de favoriser la nouvelle génération d’extraits de protéines provenant d’agro ressources comme les oléagineux.

Pour accroitre le marché des protéines végétales, les industries agroalimentaires et les universités doivent mettre leur expertise en commun afin de fournir des protéines végétales similaire ou meilleures aux protéines animales (qualité, prix, disponibilité et durabilité). La valorisation des légumineuses et des oléagineux nécessite de développer des procédures d’extraction d’huile qui préservent la structure native des protéines afin de sauvegarder leurs propriétés fonctionnelles. Pour pallier à la diversification et l’enrichissement de l’offre actuelle en protéines végétales, les acteurs privés et publics doivent lancer des programmes de R&D pragmatiques en commun pour innover dans le fractionnements sec et humide des plantes ou pour créer des modèles in vitro pour évaluer la digestibilité et l’allergénicité de protéines. L’objectif est de pouvoir anticiper l’impact des changements de procédé de production de protéines sur l’interaction de ces protéines avec le métabolisme humain ou animal. Par ailleurs, tous les efforts vers une meilleure valorisation en alimentation humaine des protéines devront être conduits parallèlement à la favorisation de modèles d’intégration concernant l’alimentation des animaux: consacrer les protéines végétales à haute valeur nutritive à l’humain et utiliser les sous-produits restants pour l’alimentation du bétail.

La conscience accrue du besoin de valoriser les protéines végétales a eu pour conséquence la création de la plate-forme ouverte IMPROVE par d’importantes entreprises agro-industrielles et différents instituts académiques.

IMPROVE propose une combinaison de compétences et d’équipements pour :

• Améliorer l’extraction des protéines végétales en combinant des fractionnements secs et humides du laboratoire jusqu’à l’échelle pilote industrielle.
• De créer des hydrolysats par voie chimio-enzymatiques pour augmenter les propriétés nutritionnelles, fonctionnelles et biologiques des protéines végétales.
• De comprendre le comportement des protéines végétales dans les matrices alimentaires pour substituer partiellement ou totalement les protéines animales.
• Identifier et anticiper les obstacles concernant l’introduction de protéines végétales dans l’alimentation.

 

Source : extraction de protéines végétales