Brevet FR2819685A1 — publié le 20020726

La présente invention concerne un procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire riche en protéines et d'en valoriser les produits ainsi obtenus. Depuis la fin de la seconde guerre mondiale, la production de matières foliaires riches en protéines a été un objectif de l'agriculture moderne afin de fournir un aliment riche en protéines permettant d'équilibrer en matière azotée les rations alimentaires notamment bovines. Mais cette production ayant lieu dans des zones agricoles éloignées des régions d'élevage, il a fallu trouver un moyen de conserver cette matière foliaire sans dénaturer la matière azotée : ceci a été réalisé grâce à la déshydratation. Parmi les matières foliaires riches en protéines qui ont été cultivées, il faut tout particulièrement citer la luzerne qui a aussi permis de mettre en valeur des régions agricoles alors défavorisées notamment par la faible qualité agronomique de leur sol. Le procédé pour déshydrater la luzerne est maintenant bien connu et maî- trisé. La luzerne est coupée à un stade bien antérieur à celui de la floraison et préhachée, puis transportée jusqu'à une usine de déshydratation : là, elle est stockée au maximum pendant deux heures avant d'être reprise pour être broyée, pressée, séchée et conditionnée le plus souvent sous forme de bouchon. Lors du pressage, on obtient, d'une part, de la luzerne pressée qui sera séchée en tambour le plus généralement et, d'autre part, un jus vert qui constitue un sous-produit sans valeur à éliminer. Ce procédé de déshydratation a également un avantage appréciable en permettant un transport et un stockage aisé du produit déshydraté, qui se présente sous forme de bouchons ou de pellets. Par ailleurs, l'étude des protéines cytoplasmiques d'origine végétale a mis en évidence un composé très intéressant comme source de protéines alimentaires : la Rubisco ou ribulose-1, 5 biphosphate carboxylase-oxygénase, protéine cytoplasmique de 500kDa. Or, ce composé est présent notamment dans la luzerne sur pied. Aussi un des buts de la présente invention est-il de fournir un procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire riche en protéines telle que la luzerne, lequel procédé permet d'en récupérer des produits ayant un fort intérêt en alimentation notamment humaine. Un autre but de l'invention est de fournir un tel procédé qui est de mise en oeuvre simple et économique. Ces buts, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints par un procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire riche en protéines telle que la luzerne, qui comprend, selon la présente invention, les étapes suivantes : a) séparation pour obtenir, d'une part, un jus, dénommé jus brun, riche en protéines cytoplasmiques et, d'autre part, une fraction riche notamment en protéines, pigments, vitamines, insolubles et oligo-éléments ; b) séchage de cette fraction issue de l'étape a) pour obtenir un produit riche notamment en protéines, vitamines et oligo-éléments. Avantageusement, cette étape b) comprend les opérations ci-après : remise en suspension dans l'eau de cette fraction insoluble afin d'en éliminer les matières solubles encore présentes ; - séparation par décantation afin de récupérer une fraction riche en pro- téines, vitamines et pigments ; - séchage proprement dit de cette fraction par la technique du lit fluidisé. Selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention, on soumet le jus brun aux étapes suivantes : c) précipitation afin de récupérer, d'une part, un sérum et, d'autre part, un précipité riche en protéines ; d) concentration de la fraction protéique présente dans le précipité ; et, e) purification de cette fraction protéique concentrée issue de l'étape d) pour obtenir un isolat protéique riche en Rubisco. Avantageusement, dans une étape ultime, on sèche l'isolat protéique riche en Rubisco. Selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, on soumet le jus brun à une séparation sur résine afin de récupérer un jus brun décoloré riche en protéines et un extrait polyphénolique. Avantageusement, l'extrait polyphénolique est concentré et séché pour obtenir un extrait polyphénolique brut en poudre. De préférence, on concentre cet extrait polyphénolique par évaporation sous vide. Avantageusement, on sèche l'extrait polyphénolique concentré par atomisation. Quant au jus brun décoloré, il est soumis aux étapes c) à e) ci-dessus du premier mode de réalisation. Ainsi qu'il l'a été dit ci-dessus, la luzerne coupée et pré-hachée est ensuite broyée et pressée, de façon à obtenir, d'une part, de la luzerne pressée à forte valeur en matière sèche qui sera ensuite séchée (déshydratée) et conditionnée, et, d'autre part, un jus de couleur verte, d'où son nom de jus vert", qui jusqu'à maintenant est rejetée Selon la présente invention, ce jus vert est récupéré et traité en vue de l'extraction de certains produits, à forte valeur économique, qu'il contient. Par une étape de séparation, étape a), on récupère une fraction insoluble comprenant les protéines chloroplastiques et une fraction liquide riche notamment en protéines parmi lesquelles la Rubisco, en pigments, en vitamines, en oligo- éléments. Cette fraction liquide est d'une couleur brune, d'où son appellation de jus brun". On soumet la fraction insoluble, issue de l'étape a), à un séchage, étape b), comprenant les opérations ci-après : remise en suspension dans l'eau de cette fraction insoluble afin d'en éliminer les matières solubles encore présentes ; - séparation par décantation afin de récupérer une fraction riche en protéines, vitamines et pigments ; - séchage proprement dit de cette fraction par la technique du lit fluidisé. Le produit ainsi récupéré est exempt de toute bactérie de par cette technique même de séchage et présente la composition suivante : Matière sèche (MS) : 95% en poids Matière azotée totale (MAT) : 50-55% en poids Carotène : 800-900 mg/kg Xanthophylles : 2 400-2 700 mg/kg On peut également préciser que la technique de séchage en lit fluidisé permet de respecter au mieux la qualité intrinsèque des macromolécules. Sur le plan nutritionnel, ce produit contient, en moyenne, pour 100g : Protides : 40-45 g Vitamine A : 55 mg Acide folique (vit. Bg) : 0,3 mg Vitamine E : 30 mg Fer : 80 mg Zinc : 1, 25 mg Magnésium : 0, 78 mg Calcium : 3,4 mg Une telle composition permet de comprendre l'importance de ce produit pour la nutrition de populations vulnérables, puisque l'on peut en produire à un coût très faible les 5 à 10 g/jour nécessaires à une supplémentation pour une personne. Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, on soumet le jus brun, récupéré à l'issue de l'étape a) ci-dessus, à une étape de précipitation afin d'en éliminer en particulier les traces de colorants verts encore présents. Pour cela on ajuste, d'une part, la température entre 5 et 10 C pour éviter, ou à tout le moins retarder, des phénomènes d'oxydation conduisant à un brunis- sement indésirable et à la réalisation de liaisons plyphénol/protéine, et, d'autre part, le pH à une valeur entre 3,5 et 4,5 par adjonction d'un acide minéral, tel que l'acide chlorhydrique (HCI), l'acide sulfurique (H2SO4) ou l'acide phosphorique (H3PO4) afin de rendre la Rubisco insoluble pour faciliter la séparation par précipitation des protéines. Puis, le jus brun précipité est soumis à une étape de concentration, étape d), au moyen d'un clarificateur par exemple du type à assiettes : on concentre ainsi la fraction protéique insoluble sous la forme d'une crème protéique brute, et on récupère un sérum que l'on recycle vers la luzerne issue du pressage. La crème protéique brute comprend, en poids, en moyenne, 9% de matière sèche, 45% de matière azotée totale, de 25 à 35% d'insolubles et présente une densité de 0,5. Et, dans une étape e), on purifie par micro-filtration cette crème protéique brute : cela est réalisé au moyen de 4 à 6 volumes d'eau par volume de crème protéique brute ; cette eau est à une température comprise entre 35 et 50 C et a un pH ajusté entre 4,5 et 6 par adjonction de soude (NaOH) ou de potasse (KOH) par exemple. Cette étape de purification a pour but de diluer les impuretés solubles pour en faciliter l'élimination ultérieure. Mais avant de soumettre la crème protéique brute à la purification proprement dite, il peut être avantageux de la désaérer afin de limiter les phénomènes d'oxydation avec l'oxygène de l'atmosphère et d'en augmenter la densité ainsi que de limiter les odeurs végétales du produit final qui est la Rubisco. De plus, cette microfiltration est précédée d'une préconcentration qui a pour but de limiter les volumes d'eau de diafiltration et de faciliter la purification des protéines par assemblage des particules colloïdales. A l'issue de cette étape de purification, on élimine l'eau afin d'obtenir ainsi une crème protéique purifiée qui est ensuite séchée comme suit. Ce séchage comporte, d'une part, une pasteurisation à une température de l'ordre de 80 C pendant 90 secondes afin d'éliminer toutes les bactéries présentes dans cette crème protéique purifiée, et, d'autre part, un séchage par atomisation permettant d'obtenir de la Rubisco présentant au moins 95% en poids de matière sèche et de 80 à 90% en poids de matière azotée totale. Le présent procédé permet de préserver la qualité protéique notamment en acides aminés essentiels, comme le montre le tableau 1 ci-dessous, de maîtriser la teneur en protéines et d'en assurer une standardisation. De plus, dans ce tableau 1, on a comparé la Rubisco à d'autres poduits, tel que le soja et la caséine, pouvant compléter en protéines une ration alimentaire ainsi qu'aux prescription de la Food and Agriculture Organization (FAO). Tableau 1 Acide aminé Rubisco Soja Caséine Recommandations g/100 g de matière sèche FAO Lysine 6 6,9 8,0 5,5 Tryptophane 3,25 1,3 1,3 1,0 Thréonine 5,75 4,3 4,3 4,0 Cystine et méthionine 3,75 2,4 3,5 3,5 Valine 6,10 5,4 7,4 5,0 Isoleucine 4,35 5,1 6,6 4,0 Leucine 9 7,7 10,0 7,0 Tyrosine et phénylalanine 12 8,9 11,2 6,0 De ce tableau 1, il ressort que la Rubisco est bien équilibrée et ne présente qu'une infime déficience en acides aminés soufrés (méthionine et cystine), ce qui est exceptionnel pour une protéine végétale. Les tests de nutrition animale ont révélé que la Rubisco présente une excellente valeur nutritionnelle. Dans la production des aliments, les protéines sont souvent utilisées comme ingrédients fonctionnels, c'est-à-dire qu'elles contribuent, par leurs propriétés physico-chimiques, aux caractéristiques du produit fini (saveur, texture, stabilité...). Ainsi, les études menées sur les propriétés fonctionnelles de la Rubisco ont permis de mettre en évidence des propriétés similaires et, dans certains cas, supérieures à celles des isolats de soja (pour leur propriété émulsifiante) et des protéines de blanc d'oeuf (pour leur propriété foisonnante). Le tableau Il ci-après regroupent ces résultats : Tableau Il PROPRIETES EMULSIFIANTES PROPRIETES MOUSSANTES Echantillons Capacité en Stabilité Capacité en ml Stabilité g huile/g de en % mousse/g de en % protéines protéines Rubisco 234 20 128 80 Isolat de soja 103 95 42 44 Blanc d'oeuf 138 80 75 75 Selon un second mode de réalisation de la présente invention, on fait passer le jus brun sur une résine absorbante permettant de séparer un jus brun décoloré riche en Rubisco qui est recyclé vers l'étape c) de précipitation décrite ci-dessus, d'un extrait polyphénolique brut. L'élution est réalisée par de la soude (NaOH). Cet extrait polyphénolique brut comprend, en poids et en moyenne, 1% de matière sèche, de 50 à 55% de matière azotée totale et 18% de polyphénol. Puis, on concentre cet extrait polyphénolique brut par évaporation sous vide et on sèche par atomisation pour obtenir un extrait polyphénolique en poudre comportant 5% en poids de matière sèche, de 50 à 55% en poids de matière azotée totale et 18% en poids de polyphénols. Cet extrait a notamment une application comme antioxydant en diététique. REVENDICATIONS 1. -Procédé pour traiter le jus vert issu du pressage d'une matière foliaire ri- che en protéines telle que la luzerne, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : a) séparation pour obtenir, d'une part, un jus, dénommé jus brun, riche en protéines cytoplasmiques et, d'autre part, une fraction riche notament en protéines, pigments, vitamines, insolubles et oligo-éléments ; b) séchage de cette fraction issue de l'étape a) pour obtenir un produit riche en protéines, vitamines et oligo-éléments. 2. -Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étape b) comprend les opérations ci-après : - remise en suspension dans l'eau de cette fraction insoluble afin d'en éliminer les matières solubles encore présentes ; - séparation par décantation afin de récupérer une fraction riche en protéines, vitamines et pigments ; - séchage proprement dit de cette fraction par la technique du lit fluidisé. 3. -Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on soumet le jus brun aux étapes suivantes : c) précipitation afin de récupérer, d'une part, un sérum et, d'autre part, un précipité riche en protéines ; d) concentration de la fraction protéique présente dans le précipité ; et, e) purification de cette fraction protéique concentrée issue de l'étape d) pour obtenir un isolat protéique riche en Rubisco. 4. -Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on sèche l'isolat protéique riche en Rubisco issu de l'étape e). 5. -Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on soumet le jus brun à une séparation sur résine afin de récupérer un jus brun décoloré riche en protéines et un extrait polyphénolique. 6. -Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on concentre et sèche l'extrait polyphénolique pour obtenir un extrait polyphénolique en poudre. 7. -Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on concentre l'extrait polyphénolique par évaporation sous vide. 8. -Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on sèche l'extrait polyphénolique concentré par atomisation. 9. -Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le jus brun décoloré est soumis aux étapes c) à e) de la revendication 3.