Brevet FR2806261A1 — publié le 20010921

présente invention concerne un procédé de traitement d'un substrat à base broyat de graines de lupin et en particulier à base de farine de lupin, dans cadre de la préparation d'un produit alimentaire. Elle concerne également le produit ou l'ingrédient alimentaire obtenu par ce procédé, ou bien dont la technique d'élaboration intègre ce procédé ; et elle concerne encore la préparation alimentaire contenant cet ingrédient. lupin est une légumineuse riche en protéines, connu depuis l'antiquite, et dont la graine est traditionnellement consommée sur le pourtour méditerranéen sous diverses formes. Quoi que moins développée que ne l'est le soja, cette légumineuse presente néanmoins des avantages conséquents. En effet, la comparaison entre soja et le lupin du contenu en facteurs antinutritifs fait apparaître un taux de phytates de 1,39 % pour le soja contre 0,44 % pour le lupin, et un taux de facteurs antitrypsiques de, respectivement, 17,9 % contre 0, 18 %. De plus, le développement de lignées de lupin blanc (Lupinus albus) ' faible taux d'alcaloïdes, comme par exemple la variété ARÈS a contribué à lever les dernières limitations à l'usage du lupin dans l'alimentation, y compris l'alimentation humaine. graine de lupin comporte cependant un taux de carbohydrates élevé (jusqu'a 44 % de la matière sèche, dont 15 % environ de sucres solubles) ; elle comporte notamment des a-galactosides, genre raffinose et stachyose, à des concentrations importantes, qui sont connus comme étant les principaux responsables de flatulences. La présente invention propose un procédé original de traitement d'un substrat à base de farine de lupin (ou d'un broyat plus grossier) visant à réduire de maniere sensible le taux des (x-galactosides, de manière à améliorer les caractéristiques de digestibilité du produit obtenu. matériau de base utilisé est un broyat de graines lupin (décortiquées ou non), dont les particules peuvent avoir jusqu'à 1 à mm de diamètre. On utilise de préférence cependant une farine de graines de lupin (particules dont le diamètre est inférieur à 500 pm) de manière à optimiser le traitement et élargir les possibilités d'applications du produit obtenu. Toute espèce de lupin susceptible de convenir à l'alimentation peut être envisagée, exemple du lupin blanc (Lupinus albus, variété Arès), lupin bleu (Lupinus angustifolus), ou encore du lupin jaune (Lupinus lutéus). Le substrat base peut être une farine pure ou un mélange de farines , peut aussi comporter d'autres ingrédients ou compléments en fonction produit final que desire obtenir. Le procedé conforme à la présente invention prévoit de preparer un extrait aqueux du substrat de base, puis à soumettre cet extrait aqueux à une opération fermentation par des bactéries aptes à hydrolyser les a- galactosides. De préférence, l'opération de fermentation est conduite dans des conditions adaptées pour que la teneur en (x-galactosides du produit obtenu soit inférieure à 5 % de la matière sèche. Lorsqu'on arrive au seuil d'hydrolyse désiré on stoppe la fermentation (ou on la ralentit de manière sensible) soit par congélation, par pasteurisation, par séchage, par une combinaison d'au moins deux de ces techniques, en fonction du traitement ultérieur ou de l'application envisagée. a) Préparation de l'extrait agueux du substrat L'extrait aqueux du substrat de base est de préférence obtenu en dispersant farine dans de l'eau, dans des proportions variant de 1 pour 10 à 1 pour 3 (poids/volume), puis en maintenant cette dispersion sous agitation pendant durée de 20 à 40 mn, à une température comprise entre 50 et 8011C. Au cours de ce traitement thermique, le pH est régulé entre 6 et 8 par utilisation de soude. Les matières solubilisées par ce traitement (protéines, sucres sont ensuite séparées des matières insolubles (notamment les fibres) un procédé de séparation physique (centrifugation, décantation ... là) Fermentation La fermentation de l'extrait aqueux obtenu après centrifugation est réalisée dans un fermenteur de type classique, en milieu aérobie avec contrôle de la température et du pH. Cette fermentation est effectuée par une souche bactérienne de type food grade c'est-à-dire autorisée à être utilisée dans l'industrie alimentaire cette souche bactérienne étant capable de plus d'utiliser les #-galactosides particulier stachyose et le raffinose) comme source de carbone. L'homme métier pourra choisir la ou les souches bactériennes utilisables effectuant tests de croissance sur extrait aqueux de farine de lupin, et suivant au cours de cette croissance la consommation des a-galactosides, notamment - chromatographie liquide haute performance (HPLC) sur colonne DIONEX selon B.QUEMENER, 1988 (Improvement in the high-pressure liquid chromatographic determination of amino sugars and a-galactosides in faba bean, lupine and pea - J.Agric. Food Chem. 36 : 754-759), ou encore par - dosage enzymatique (kit raffinose - Roche réf. 428167 (après clarification de l'échantillon par le réactif de Carrez) kit Bioquant-Merck réf. 11057). D'excellents résultats ont été obtenus en soumettant l'extrait aqueux de base à des bactéries lactiques et en particulier à une souche de Pediococcus pentosaceus, déposée auprès de la Collection Nationale de Cultures Microorganismes - INSTITUT PASTEUR - 28 rue Docteur Roux, 75724 PARIS (F), le 14 Février 2000 sous le numéro d'enregistrement 1-2384, avec référence d'identification RD 499. Pour obtenir des résultats satisfaisants industriellement à partir de cette souche, l'opération de fermentation est conduite en ensemençant l'extrait aqueux de lupin de telle sorte que la population initiale soit comprise entre 10,5 et 107 bacteries par ml d'extrait. La température durant la fermentation est fixée entre 25 45"C, avec une température préférentielle de l'ordre de 370C. Le temps de fermentation est compris entre 12 et 24 heures, un temps de l'ordre de 16 heures étant particulièrement adéquat pour assurer l'hydrolyse des #- galactosides de manière satisfaisante. L'opération de fermentation est menée sous agitation modérée (de l'ordre 200 tours par minute) ; pendant toute la durée de cette opération, une valeur plancher est maintenue pour le pH qui ne doit pas descendre en dessous de cette régulation étant de préférence réalisée à l'aide de soude. Un pH maintenu à 6,5 est tout-à-fait convenable. Une fois que l'on a atteint le degré d'hydrolyse désiré, la fermentation est stoppée par toute technique appropriée, notamment par congélation, pasteurisation et/ou séchage. Dans cadre d'une mise en ceuvre industrielle du procédé, le produit fermenté peut etre pasteurisé notamment par passage dans un pasteurisateur à plaques, de type classique, avec si besoin est, une étape préalable de centrifugation ; après l'opération de pasteurisation, le produit peut être séché, de préférence sur tour d'atomisation classique. On notera que différents additifs fonctionnels peuvent etre incorporés au produit avant ou après l'opération de fermentation, tels des colorants, fibres alimentaires, agents modifiant l'arôme ou autres ... particulier, il est possible d'incorporer des bactéries lactiques dans processus de fermentation, adaptées pour assurer la production d'arômes (comme par exemple le diacétyle). Si ces additifs sont incorporés avant l'opération de fermentation, ils ne devront pas perturber de manière néfaste le processus correspondant. En fonction des conditions de traitement mises en #uvre, le produit obtenu peut être utilisé en l'état, soit à titre de produit alimentaire, soit à titre d'ingrédient nutrifonctionnel dans des préparations alimentaires plus complexes. Ce produit fermenté peut aussi être intégré dans un procédé de fabrication plus complexe, dans le but d'obtenir un autre type de produit ou d'ingrédient alimentaire. L'exemple ci-après illustre l'invention sans limiter le champ de protection, et permet de mettre en évidence l'intérêt du présent procédé. Exemple 1) Matériel de dépa matière première est constituée de farine ultrafine de lupin (particules dont la granulométrie est inférieure à 200 pm) produite à partir de graines décortiquées de Lupinus albus, variété Arès. Cette farine présente les caractéristiques suivantes Matière sèche -93% Protéines (N x 6,25) % Solubilité protéique % à pH 6,5 Matière grasse 5% Sucres solubles 5% 2) Préparation de l'extrait proteigue Une masse de 500 g farine ultrafine est mise en suspension dans trois litres d'eau à 70'C sous agitation douce. Le pH est ajusté à une valeur de 7,5 par ajout de soude. Le chambrage est poursuivi pendant 30 minutes à la température et au pH indiqués. La suspension est décantée par centrifugation (6000 g pendant 10 minutes) et le jus obtenu constitue l'extrait protéique de lupin. Les caractéristiques cet extrait sont les suivantes Matière sèche % Protéines (N x 6,25) 7% Matière grasse 3% a-galactosides % (dont stachyose 78,1 %, soit 12,5 % de la matière sèche) 3) Fermentation L'extrait aqueux de lupin est placé à 370C et ensemencé par la souche de Pediococcus pentosaceus (déposée le 14 Février 2000 auprès de la CNCM, sous le numéro d'enregistrement 1-2384 (voir ci-dessus à hauteur de 105 bactéries par ml d'extrait. Le pH est maintenu à une valeur supérieure à 6,5 par régulation à la soude. La fermentation est conduite durant 20 heures. La figure 1 annexée montre l'évolution de la quantité d'#-galactosides en fonction du temps de fermentation (analyse par HPLC sur colonne DIONEX après extraction suivant la méthode décrite par Quemener B. 1988 (J.Agric. Food Chem. 36: 754-759 . 4) Post traitement Le produit fermenté est soumis à une pasteurisation pendant 30 secondes à92'C. Il est ensuite stocké au froid (4'C maximum) avant d'être soumis à un séchage sur tour d'atomisation (matériel MINORMOBIL de la Société NIRO ATOMISER - DANEMARK dans les conditions décrites figure 2. Les caractéristiques du produit obtenu sont les suivantes Matière sèche 95 Protéines (N x 6,25) 50 Matière grasse 12 a-galactosides 2,8 (dont stachyose 76,5 %, soit 2,16 % de la matière sèche) Etant donné son faible taux d'a-galactosides ce produit peut être incorporé en quantité importante dans des produits destinés à l'alimentation humaine sans crainte d'effets indésirables tels des problèmes de flatulence. De plus, l'opération de fermentation modifie la composition générale du produit ainsi que ses caractéristiques physico-chimiques, ce qui permet d'envisager son application dans des produits où son pouvoir émulsifiant et sa solubilité sont des atouts. possibilités fonctionnelles de l'ingrédient final sont plus larges que celles la farine de lupin servant de substrat. - REVENDICATIONS - I.- Procédé de traitement d'un substrat à base d'un broyat de graines de lupin, et en particulier à base de farine de lupin, dans le cadre de la préparation d'un produit alimentaire, caractérisé en ce qu'il consiste - à préparer un extrait aqueux dudit substrat, - à soumettre cet extrait aqueux à une opération de fermentation des bactéries aptes à hydrolyser les a-galactosides, puis - à stopper la fermentation. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre l'extrait aqueux de substrat à une opération de fermentation conduite dans conditions adaptées pour que la teneur en #-galactosides produit obtenu soit inférieure à 5 % de la matière sèche. - Procédé selon l'une quelconque des revendications ou 2, caractérisé en ce que la préparation de l'extrait aqueux du substrat consiste - à mettre en suspension ledit substrat dans l'eau, - à maintenir cette suspension sous agitation pendant un temps à une température adaptés pour solubiliser un maximum de composés, puis - à éliminer les matières insolubles après une opération de centrifugation ou de décantation. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce pour préparer l'extrait aqueux du substrat : - on en suspension ledit substrat dans l'eau, dans des proportions comprises entre 100 et 300 g/litre, à un pH compris entre 6 et 8, et - on maintient cette suspension sous agitation à une température comprise entre et 800C pendant 20 à 40 minutes, avant d'effectuer l'opération de centrifugation. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre l'extrait aqueux du substrat à une opération de fermentation par des bactéries lactiques. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre l'extrait aqueux du substrat à une opération de fermentation par une souche de Pediococcus pentosaceus. - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre l'extrait aqueux du substrat à une opération de fermentation par souche bactérienne de Pediococcus pentosaceus déposée auprès de la CNCM sous n' 1-2384. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérise en ce 'il consiste à soumettre l'extrait aqueux du substrat à une opération fermentation par des bactéries dont la population initiale est comprise entre et 107 bactéries par ml. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce 'il consiste à soumettre l'extrait aqueux du substrat à une opération de fermentation pendant un temps compris entre 12 et 24 heures, à une température comprise entre 25 et 450C, et à un pH supérieur à 6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caracterisé en ce qu'il consiste à sécher le produit final fermenté. 1.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caracterisé en ce qu'il consiste à soumettre le produit fermenté à une opération de pasteurisation. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caracterisé en ce qu'il consiste à soumettre le produit fermenté à une opération de congélation. 13.- Produit ou ingrédient alimentaire obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, ou dont le process d'élaboration intègre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 14.- Préparation alimentaire contenant l'ingrédient selon la revendication 13.