Brevet FR2314673A1 — publié le 19770114

La présente invention a pour objet un procédé selon lequel on traite une matière première végétale contenant des protéines et des glucides en vue d'obtenir une composition alimentaire de haute valeur nutritionnelle, a teneur élevée en protéines, & basse teneur en glucides et pratiquement exempte de polyosides indigestes et de substances antinutritionnelles. L'invention vise également les compositions obtenues par ce procédé, dans leurs utilisations en alimentation humaine et animale, ces compositions étant caractérisées par leur valeur nutritionnelle élevée, ainsi que par leur faible prix de revient, à partir de matières végétales disponibles en quantités importantes sur le marché mondial. Les déposants ont déj décrit, dans le brevet français nO 71 46 033, un procédé pour ltobtention d'une composition de ce type à partir du soja, ce procédé faisant intervenir, dans une première étape, l'action spécifique d'enzymes hydrosolubilisantes sur les glucides de la farine de soja. Ce procédé fait intervenir, dans une seconde étape, soit une extractiondes glucides dans l'eau, soit une fermentation sous l'action de levures desdits glucides hydrosolubilisés, cette fermentation ayant pour effet l'augmentation de la teneur en ,protéines de la composition et la diminution correlative de la teneur en glucides. Ce procédé n'est toutefois pas applicable directement et sans adaptation à d'autres matières premières végétales contenant des glucides différents de ceux du soja, comme l'amidon. I1 serait d'autre part inefficace sur ltélimina- tion des polyosides indigestes tels que les alpha-galactosides et des substances antinutritionnelles telles que les facteurs antitrypsiques et les hémagglutinines, alors que ces matières premières végétales constituent néanmoins des matières premières potentiellement utilisables, bon marché et largement répandues. Parmi ces matières.premières on peut citer notamment - dans la famille des légumineuses, des quantités importantes de graines qui sont actuellement utilisées en alimentation humaine et animale, telles que les fèves, les haricots, les pois, les lentilles, etc. - dans' la famille des solanées, le tubercule de Solanum tuberosum, ia pomme de terre, qui est bien entendu universellement consommée, et, - dans la famille des euphorbiacées, la cassave (Manihot esculenta) qui fournit une racine dont on tire le manioc ou tapioca, aliment de base des pays d'Afrique, d'Amerique du Sud, etc... Afin d'atteindre de façon industriellement satisfaisante les objectifs suivants 1) La libération à partir des glucides tels que l'amidon et les béta-glucanes, d'oligosides à bas degré de polymérisation et entièrement métabolisables par des levures alimentaires, 2) La destruction des facteurs antitrypsiques, 3) L'utilisation métabolique par des levures alimentaires de polyosides indigestes, tels que les alpha-galactosides, et de substances hémagglutinantes (hémagglutinines) présentes dans certaines matières premières végétales (graines de légumineu ses), Les déposants ont découverts qu'il était nécessaire d'employer une association spécifique de moyens, ces moyens et leur association étant caractéristiques de la présente invention, et pouvant etre répartis en quatre groupes, correspondant chacun à l'un des objectifs ci-dessus 1) Choisir des enzymes tels que les alpha-amylases, les amyloglucoìdases, les béta-glucanases, adaptées en vue de libérer, partir des glucides présents dans les matières premières végétales mises en oeuvre les oligosides métaboli sables par les levures. Soumettre la matière première végétale mise en oeuvre à une action thermique en vue de modifier certains glucides pour les rendre plus sensibles à l'action des enzymes. 2) Exercer l'action thermique de manière bien déterminée en intensité et en durée, de façon à détruire les facteurs antitrypsiques thermolabiles. 3) Sélectionner une ou plusieurs levures alimentaires particu lièrement adaptées à l'utilisation métabolique des oligosides libérés par l'action enzymatique. 4) Sélectionner ces levures de façon à ce qu'elles puissent aussi utiliser des polyosides indigestes et des substances hémagglutinantes. L'ensemble de ces actions enzymatiques et fermentaires devra être optimisé par certaines modifications physiques et chimiques du milieu liquide dans lequel les matières végétales sont mises en suspension. Le choix des températures de réaction, des anions et de cations qui catalysent les interventions enzymatiques et qui favorisent la synthèse cellulaire des levures en fermentation ainsi que celui du niveau d'acidité ou d'alcalinité du milieu permet d'optimiser les qualités nutritionnelles du produit final et aussi d'abaisser le prix de revient de ce produit. L'application du procédé selon l'invention à des matières premières végétales généralement pauvres en protéines et riches en glucides, tels que l'amidon, a pour effet d'enrichir ces matières premières en protéines en les appauvrissant en glucides tout en éliminant leurs fractions antinutritionnelles. Le résultat de la mise en oeuvre de ce procédé est la valorisation d'un groupe très large de végétaux dont les exigences climatiques sont plus souples. Cette nouvelle valorisation permettra à de nombreux pays producteurs de végétaux pauvres en protéines et d'un prix relativement peu élevé d'acquérir une nouvelle indépendance économique en augmentant leur capacité d' auto-approvisionnement en protéines. On peut donc -définir le procédé selon la présente invention comma étant du type dans lequel on soumet une matière première végétale à 1' action fermentaire d'au moins une levure alimentaire, caractérisé en ce que, préalablement à cette action fermentaire, on fait agir sur la matière première contenant à la fois des protéines et des glucides, au moins une enzyme capable de libérer des oligosides à courtes chaines susceptbleS d'être métabolisés par la ou les levures alimentaires au cours de l'action fermentaire en vue d'enrichir la matière première en protéines, et que l'on soumet la matière première à un traitement thermique préalable à l'action enzymatique, dans le but de modifier certains glucides pour les rendre plus sensibles à l'action enzymatique et de détruire les substances antinutritionnelles telles que les facteurs antitrypsiques. Quelques exemples, non limitatifs, illustrent les diverses modalités d'application de l'invention sur des matières premières végétales aussi diverses que la farine de féverole (exemple 1), la farine de haricot (exemple 2), la farine de pois (exemple 3) la farine de mais (exemple 4), les pommes de terre (exemple 5) et la farine de manioc (exemple 6). EXEMPLE 1 On met en suspension dans 200 g d'eau pure portée à température de 700C, 100 g de farine de féverole décortiquée (Vicia faba minor). On ajuste le pH de cette suspension à 6,5 par addition d'acide phosphorique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une alphaamylase du commerce titrant 100 000 unités PS 40. On augmente progressivement la température (à raison de 10C par minute) jusqu'à 950-C. On maintient cette suspension sous agitation pendant 30 minutes, à cette température. On ajoute alors à cette suspension 100 g d'eau pure froide. On abaisse sa température à 520C et on ajuste le pH de la suspension à 5,2 par addition d'acide phosphorique. On ajoute alors à cette suspension 150 mg d'amyloglucidase du commerce titrant 200 unités AG. On ajoute également en même temps, 150 mg d'une invertase du commerce ayant un pouvoir d'inversion de 560 PI et on agite la suspension maintenue à la température de 520C pendant 6 heures On porte ensuite la suspension à une température de 800C pendant 20 minutes afin de désactiver les enzymes. On ajoute alors à la suspension, maintenue à la température de 280C, 20 g d'une suspension à 20 % de matières sèches de levure de biere, Saccharomyce-s carlsbergensis. On procède à la fermentation de la suspension pendant 6 heures sous agitation continue en ajoutant de l'azote sous forme de 200 mg de phosphate d'ammonium. On fait barboter dans la suspension de l'air stérile au débit de 5 litres par heure. A l'issue de cette fermentation on pasteurise la suspension, on la concentre par évaporation sous vide et on sèche par atomisation. Au début de l'opération, la farine de féverole dose 35% de protéines brutes, 0,4% de sucres réducteurs et 49% d'amidon. Après le traitement enzymatique, la teneur en sucres réducteurs atteint 42% par rapport à l'extrait sec. Le produit final, après fermentation, dose 56% de protéines brutes et moins de 1% de sucres réducteurs, par rapport à l'extrait sec. EXEMPLE 2 On met en suspension dans 300 g d'eau pure portée à une température de 70C, 100 g de farine de petits haricots blancs décortiqués (Phaseolus vulgaris) et on ajuste le pH de cette suspension à 6,5 par addition d'acide phosphorique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une alphaamylase du commerce titrant 10 000 unités PS 40. On augmente progressivement la température jusqu'à 950C ( raison de 10C par minute). On maintient cette suspension sous agitation pendant 30 minutes à cette température. On ajoute alors à cette suspension 100 g d'eau pure froide, on abaisse sa température à 520C et on ajuste le pH de cette suspension à 5,2 par addition d'acide phosphorique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une bétaglucanase du commerce titrant 80% d'activité béta-glucanase 150 mg d'une amyloglucosidase titrant 200 unités AG et 150 mg d'une invertase du commerce ayant un pouvoir d'inversion de 560 PI. On agite la suspension maintenue à la température de 520C pendant 6 heures. On porte sa température à 800C pendant 20minute s afin de désactiver les enzymes. On ajoute alors à la suspension, maintenue à la température de 280C, 20 g d'une suspension à 20% de matières sèches de levure de bière, Saccharomyces carlsbergensis et on laisse fermenter la suspension pendant 6 heures sous agitation constante, en ajoutant de l'azote sous forme de 200 mg de phosphate d'ammonium et en y faisant barboter de l'air stérile au débit de 5 litres par heures. A l'issue de cette fermentation, on pasteurise la suspension, on la concentre par évaporation sous vide et on la sèche par atomisation. Au début de l'opération, la farine de haricots dose : 27% de protéines brutes, 0,38% de sucres réducteurs et 38% d'amidon. Après le traitement enzymatique, la teneur en sucres réducteurs atteint 34% par rapport à l'extrait sec. Le produit final, après fermentation, dose 44% de protéines brutes et moins de 1% de sucres réducteurs,parrapportà l'extrait sec. EXEMPLE 3 On met en suspension dans 300 g d'eau pure portée à la température de 700C, 100 g de farine de pois chiches (Cicer arietinum) et on ajuste le pH de cette suspension à 6,5 par addition d'acide phosphorique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une alphaamylase du commerce titrant 100 000 unités PS 40 et on augmente progressivement la température jusqu'à 950C (à raison de 10C par minute) : on maintient cette suspension sous agitation pendant 30 minutes à cette température. On ajoute alors 100 g d'eau pure froide à cette suspension et on abaisse sa température à 250C et son pH à 5,2 au moyen d'acide phosphorique. On ajoute alors à cette suspension 150 mg d'amyloglucosidase du commerce, titrant 200 unités AG, 150 mg d'une invertase du commerce ayant un pouvoir d'inversion de 560 PI et 150 mg d'une béta-glucanase du commerce titrant une activité de 80% en béta-glucanase. On agite la suspension maintenue à la température de 520C pendant 6 heures. On porte sa température à 800C pendant 20 minutes afin de désactiver les enzymes. On ajoute alors àla suspension, maintenue à la température de 280C, 20 g d'une suspension de matières sèches de levure de bière, Saccharomyces carlsbergensis et on procède à la fermentation pendant 6 heures sous agitation continue, avec addition d'azote sous forme de 200 mg de phosphate d'ammonium et sous barbotage d'air stérile au débit de 5 litres par heure. A l'issue de cette fermentation, on pasteurise la suspension, on la concentre par évaporation sous vide et on la sèche par atomisation. Au début de l'opération, la farine de pois chiche dose 22% de protéines brutes, 0,5% de sucres réducteurs, 55% d'amidon. Après le traitement enzymatique, la teneur en sucres réducteurs atteint 48% par rapport à l'extrait sec. Le produit final, après fermentation, dose 46% de protéines brutes et moins de 1% de sucres réducteurs, par rapport à l'extrait sec. EXEMPLE 4 On met en suspension dans 200 mg d'eau pure portée à la température de 700 C, 100 g de farine de mais entière (Zea mays) et on ajuste le pH de cette suspension à 6,5 par addition d'acide phosphorique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une alphaamylase du commerce titrant 10 000 unités PS 40 et on augmente progressivement la température jusqu'à 950C ( raison de 10C par minute). On maintient cette suspension sous agitation pendant 30 minutes à cette température. On ajoute alors 100 g d'eau pure froide à cette suspension, on abaisse sa température à 500C et on ajuste son pH à 5,2 par addition d'acide phosphorique. On ajoute alors à cette suspension, 150 mg d'amyloglucosidase du commerce titrant 200 unités AG et 150 mg d'une invertase du commerce ayant un pouvoir d'inversion de 560 PI. On agite la suspension maintenue à la température de 520C pendant 6 heures. On porte la température de la suspension à 800C pendant 20 minutes afin de désactiver les enzymes On ajoute alors à la suspension, maintenue à la température de 28"C, 20 g d'une suspension à 20% d'une levure, Saccharomyces florentinus et on procède à la fermentation pendant 6 heures sous agitation continue avec addition d'azote sous forme de 200 mg de phosphate d'ammonium et barbotage d'air stérile au débit de 5 litres par heure. A l'issue de cette fermentation, on pasteurise la suspension, on la concentre par évaporation sous vide et on la sèche par atomisation. Au début de l'opération, la farine de maIs-dose 9,5% de protéines brutes, 0,4% de sucres réducteurs et 62% d'amidon. Après le traitement enzymatique, la teneur en sucres réducteurs atteint 50% par rapport à l'extrait sec. Le produit final, après fermentation, dose 35% de protéines brutes et moins de 1% de sucres réducteurs, par rapport à l'extrait sec. EXEMPLE 5 On prépare une suspension de 400 g de pommes de terre épluchées (Solanum tuberosum). Cette suspension est portée à la température de 700C. On ajuste le pH à 6,5 par addition d'acide ascorbique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une alphaamylase du commerce titrant 10 000 unités PS 40 et on augmente progressivement la température jusqu'à 950C (à raison de 10C par minute). On maintient cette suspension sous agitation pendant 30 minutes à cette température. On ajoute alors 200 g d'eau pure froide à cette suspension, on abaisse sa température à 500C et on ajuste son pH à 5,2 par addition d'acide phosphorique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une amyloglucosidase du commerce titrant 200 unités AG et 150 mg d'une invertase du commerce ayant un pouvoir d'inversion de 560 PI. On agite la suspension maintenue à la température de 520C pendant 6 heures. On porte la température de la suspension à 800C pendant 20 minutes afin de désactiver les enzymes. On ajoute alors à la suspension, maintenue à la température de 280C, 30 g de suspension à 20% de matières sèches de levure de boulangerie Saccharomyces cerevesiae et on procède à la fermentation pendant 6 heures sous agitation continue, avec additiond'azotesous forme de 300 mg de phosphate d'ammonium et barbotage d'air stérile au débit de 5 litres par heure. A l'issue de cette fermentation, on pasteurise la suspension, on la concentre par évaporation sous vide et on la sèche par atomisation. Au début de l'opération, l'extrait sec de la sus pensiondepommes de terre dose 8,75% de protéines brutes, 0,90% de sucres réducteurs et 65% d'amidon. Après le traitement enzymatique, la teneur en sucres réducteurs atteint 61% par rapport à l'extrait sec. Le produit final, après fermentation, dose 38% de protéines brutes et moins de 1% de sucres réducteurs par rapport à l'extrait sec. EXEMPLE 6 On met en suspension dans 200 g d'eau pure portée à une température de 700C, 100 g de farine de manioc (Manihot esculenta) et on ajuste le pH de cette suspension à 6,5 par addition d'acide phosphorique. On ajoute à cette suspension 150 mg d'une alphaamylase du commerce titrant 100 000 unités PS 40 et on augmente progressivement la température jusqu'a 950C; on maintient cette suspension sous agitation pendant 30 minutes à cette température. On ajoute alors 100 g d'eau pure froide à cette suspension, on abaisse sa température à 520C et on ajuste son pH à 5,2 par addition d'acide phosphorique. On ajoute alors à cette suspension 150 mg dtamyloglucosidase du commerce titrant 200 unités AG et 150 mg d'une invertase du commerce ayant un pouvoir d'inversion de 560 P.I. On agite la suspension maintenue à la température de 520C pendant 6 heures. On porte la température de la suspension à 800C pendant 20 minutes afin de désactiver les enzymes. On ajoute alors à la suspension,maintenue à la température de 280C, 20 g d'une suspension à 20% de matières sèches de levure de boulangerie Saccharomyces cerevesiae et on procède à la fermentation pendant 6 heures sous agitation continue, avec addition d'azote sous forme de 200 mg de phosphate d'ammonium et sous barbotage d'air stérile au débit de 5 litres par heure. A l'issue de cette fermentation, on pasteurise la suspension, on la concentre par évaporation sous vide et on la sèche par atomisation. Au début de l'opération, la farine de manioc dose 2% de protéines brutes 0,28 de sucres réducteurs et 71% d'amidon. Après le traitement enzymatique, la proportion de sucres réducteurs atteint 628 par rapport à l'extrait sec. Le produit final, après fermentation, dose 36% de protéines et moins de 18 de sucres réducteurs, par rapport à l'extrait sec. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention, à partir d'une matière première végétale, d'une composition alimentaire dont la teneur en protéines est plus élevée que celle de la matière première mise en oeuvre et dont la teneur en glucides est moins élevée que celle de la matière première mise en oeuvre, du type dans lequel on soumet cette matière première à l'action fermentaire d'au moins une levure alimentaire, caractérisé en ce que, préalablement à l'action fermentaire,on fait agir sur la matière première contenant à la fois des protéines et des glucides au moins une enzyme capable de libérer des oligosides à courte chaîne susceptibles d'être métabolisés par la et/ou les levures alimentaires au cours de l'action fermentaire en vue d'enrichir la matière première en protéines et que l'on soumet la matière première à un traitement thermique préalable à l'action enzymatique dans le but de modifier certains glucides pour les rendre plus sensibles à l'action enzymatique et dans le but de détruire les substances antinutritionnelles telles que les facteurs antitrypsiques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enzymes utilisées comprennent au moins une des enzymes du groupe constitué par les amylases, les cellulases, les pectinases, les invertases et les béta-glucanases. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la levure alimentaire utilisée est une levure de la famille des Saccharomycètes. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la levure utilisée est une levure alimentaire capable de métaboliser les alpha-galactosides et/ou les hémagglutinines présents dans certaines matières premières végétales. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liquide destiné à mettre en suspension la matière première végétale est de l'eau, additionnée de substances favorables à l'action enzymatique et fermentaire, telles que des sels métalliques (calcium, magnésium, manganèse, zinc, cuivre, etc...) catalyseurs de l'action enzymatique et/ou des sels, bases ou acides apportant les éléments nécessaires à la synthèse cellulaire des levures en fermentation (azote, phosphore, soufre, oligoéléments). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le liquide destiné à mettre en suspension la matière première végétale est un résidu d'industries alimentaires, tels que les jus de trempage de graines de céréales, les lactosérums de fromagerie et de caséinerie. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à-6, caractérisé en ce que l'on sèche par tout moyen approprié le produit final résultant du traitement décrit dans les revendications précédentes. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière première est choisie dans la famille des légumineuses parmi les fèves, les féveroles, les haricots, les pois, les lentilles, dans la famille des graminées parmi les céréales telles que le blé, le riz, le mais, dans la famille des solanées : notamment la pomme de terre et dans la famille des euphorbiacées : notamment la cassave, sous forme de manioc ou tapioca. 9. A titre de produit nouveau, le produit final résultant du traitement décrit dans les revendications précédentes, en ssétat ou déshydraté, et toutes les compositions alimentaires contenant ce produit. 10. A titre de produit nouveau, tout extrait, et/ou concentré, et/ou isolat de protéines obtenu à partir du produit final résultant du traitement décrit dans les revendications I à 8, et les compositions alimentaires contenant ces extraits, et/ou concentrés, et/ou isolats.