Etude des modifications de composition biochimique et de la physico-chimie de modèles alimentaires à base de protéines végétales par une flore lactique dirigée

par Mamadou lamarana Souare

Projet de thèse en Biotechnologies agro-alimentaires

Sous la direction de Samuel Lubbers et de Florence Husson.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....) , en partenariat avec Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon) (laboratoire) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    A l'heure actuelle au niveau mondial, les protéines d'origine végétale, comme celles issues du soja, représentent le principal apport en protéines pour l'alimentation humaine grâce à un rapport coût/disponibilité/qualité intéressant par rapport à l'équivalent protéine animale. Cependant, les propriétés techno-fonctionnelles, nutritionnelles et organoleptiques de ces protéines végétales sont reconnues comme étant inférieures à celles de protéines animales. Le développement de nouveaux produits protéiques d'origine végétale nécessite d'étudier sur le plan techno-fonctionnel et organoleptique des sources de protéines alternative au soja. Dans ce contexte, le sujet de thèse porte sur la recherche d'amélioration des propriétés techno-fonctionnelles et organoleptiques de sources de protéines produites localement en Guinée : African locus bean ( graines de Parkia biglobosa) par un procédé de thermisation et/ ou fermentation lactique. L'objectif principal de cette thèse sera de concourir à la production de connaissances sur les effets de la fermentation lactique (activités bactériennes) sur la composition biochimique et la physico-chimie de produits protéinés fermentés à base de graines de néré. Les actions scientifiques cibleront :  La caractérisation biochimique et physico-chimique d'isolats protéiques issus de farine de graines de néré en fonction du procédé de préparation ;  La caractérisation des changements de composition biochimique et de physico-chimie du système protéique en relation avec les activités de la flore lactique sélectionnée;  La caractérisation des produits ‘actifs' générés au cours des fermentations: composés à impact organoleptique, composés d'arôme. Ces étapes permettront à terme de proposer des isolats protéiques permettant de renter dans la composition de différents produits alimentaires dont des laits végétaux par exemple. I. Plan et déroulement du travail de thèse Notre programme de travail se compose de 3 phases successives décrites ci-après: Phase 1: Le travail consistera à étudier la composition biochimique d'isolats protéiques issus de graines de Néré et leurs aptitudes technologiques. Les isolats de protéines seront obtenus à partir de graines sélectionnées selon deux modes d'extraction: (1) précipitation au point isoélectrique et centrifugation, (2) purification-concentration par procédés membranaires. L'équipe d'accueil PCAV de l'UMR PAM possède une grande expérience dans ce domaine notamment avec ces travaux sur les protéines de pois. La caractérisation biochimique des isolats protéiques de Néré sera nécessaire en termes de nature et composition en protéines : albumines, globulines (Lawal et al. 2005), et d'activités enzymatiques notamment lipase et lipoxygénase. Ces activités pourront être suivies par des méthodes spectrophotométriques. Enfin les aptitudes à la gélification des protéines seront évaluées. Phase 2: Nous nous concentrerons ensuite à étudier les activités bactériennes au cours de la fermentation lactique sur le système protéique. Différents souches bactériennes (lactiques) seront testées vis-à-vis de la cinétique d'acidification, de la stabilité des souches dans le système (Zourari et al. 1992). Les cinétiques fermentaires dans des conditions standardisées seront mesurées par rapport aux croissances, cinétique d'acidification, activités enzymatiques bactériennes (lactase, protéases et peptidases), et produits de dégradation: peptides (HPLC-MS). Phase 3: Ces expérimentations seront complétées par la détermination des impacts des activités bactériennes sur la composition biochimique et sur les propriétés physico-chimiques des produits obtenus. D'une part, les peptidases produites durant la fermentation lactique entraînent la libération de peptides de différentes tailles et de composés azotés qui peuvent avoir une influence sur les propriétés physico-chimiques du gel. Ainsi l'aptitude à la formation de gels sera déterminée après acidification chimique et fermentation lactique. La formation du réseau sera suivie par des mesures en micro-rhéologie. Ces mesures seront complétées par la caractérisation des propriétés viscoélastiques des produits (rhéométrie dynamique). D'autre part, les acides aminés issus de la dégradation des protéines affectent également le développement de composés d'arôme dans le système fermenté. En fonction de la nature des protéines et de la fonctionnalisation, les peptides, acides aminés et autres composés azotés pourront être différents. Ainsi l'analyse en molécules d'arôme sera effectuée à différents temps de la fermentation et au cours du vieillissement du produit par prélèvement SPME et identification en CPG-MS.

  • Titre traduit

    Study of changes in biochemical composition and physico-chemistry of vegetable protein based foods by a directed lactic flora


  • Résumé

    At the present time worldwide, proteins of vegetable origin, such as those derived from soybean, represent the main protein intake for human consumption thanks to an advantageous cost / availability / quality ratio compared to the protein equivalent animal. However, the techno-functional, nutritional and organoleptic properties of these plant proteins are recognized as being inferior to those of animal proteins. The development of new protein products of vegetable origin requires to study on the techno-functional and organoleptic level sources of alternative protein to soy. In this context, the thesis focuses on the search for improvement of the techno-functional and organoleptic properties of locally produced protein sources in Guinea: African locus bean (seeds of Parkia biglobosa) by a process of thermization and / or lactic fermentation . The main objective of this thesis will be to contribute to the production of knowledge on the effects of lactic fermentation (bacterial activities) on the biochemical composition and physico-chemistry of fermented protein products based on néré seeds. Scientific actions will target:  The biochemical and physicochemical characterization of protein isolates from native seed flour according to the preparation process;  Characterization of the changes in the biochemical composition and physico-chemistry of the protein system in relation to the activities of the selected lactic flora;  Characterization of 'active' products generated during fermentations: organoleptic impact compounds, flavor compounds. These steps will in the long term make it possible to propose protein isolates making it possible to enter into the composition of various food products, for example vegetable milks. I. Plan and work of the thesis work Our work program consists of 3 successive phases described below: Phase 1: The work will involve studying the biochemical composition of protein isolates from Néré seeds and their technological abilities. The protein isolates will be obtained from seeds selected according to two extraction modes: (1) isoelectric precipitation and centrifugation, (2) purification-concentration by membrane processes. The PCAV host team at UMR PAM has a great deal of experience in this field, particularly with this work on pea proteins. Biochemical characterization of Nere protein isolates will be necessary in terms of nature and composition of proteins: albumins, globulins (Lawal et al., 2005), and enzymatic activities including lipase and lipoxygenase. These activities may be followed by spectrophotometric methods. Finally, the gelling properties of the proteins will be evaluated. Phase 2: We will then focus on studying bacterial activities during lactic fermentation on the protein system. Different bacterial (lactic) strains will be tested against acidification kinetics and the stability of strains in the system (Zourari et al., 1992). Fermentation kinetics under standardized conditions will be measured relative to growth, acidification kinetics, bacterial enzymatic activities (lactase, proteases and peptidases), and degradation products: peptides (HPLC-MS). Phase 3: These experiments will be complemented by the determination of the impacts of bacterial activities on the biochemical composition and on the physicochemical properties of the products obtained. On the one hand, the peptidases produced during the lactic fermentation lead to the release of peptides of different sizes and of nitrogen compounds which may have an influence on the physicochemical properties of the gel. Thus, the ability to form gels will be determined after chemical acidification and lactic fermentation. The formation of the network will be followed by measurements in micro-rheology. These measurements will be supplemented by the characterization of the viscoelastic properties of the products (dynamic rheometry). On the other hand, the amino acids resulting from the degradation of the proteins also affect the development of flavor compounds in the fermented system. Depending on the nature of the proteins and the functionalization, the peptides, amino acids and other nitrogen compounds may be different. Thus analysis in aroma molecules will be carried out at different times of fermentation and during aging of the product by SPME sampling and identification in CPG-MS.