Mise au point et caractérisation d’une boisson fermentée enrichie en protéines végétales

Manus, Johanne (2020). Mise au point et caractérisation d’une boisson fermentée enrichie en protéines végétales Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en Microbiologie Appliquée, 142 p.

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Résumé

Le marché des aliments fonctionnels, comprenant les produits probiotiques et les produits enrichis en protéines, est en pleine croissance ces dernières années. La majorité de ces aliments est à base de produits laitiers, or dû à l’intolérance au lactose, au véganisme ou encore par conscience environnementale, de plus en plus de consommateurs se tournent vers des alternatives végétales. Cependant, les protéines végétales sont dites « incomplètes » de par leurs déficiences en acides aminés essentiels (AAE). La plupart du temps, les légumineuses sont déficientes en méthionine et les céréales en lysine. En combinant ces deux types de protéines, l’apport en AAE peut être complet. En revanche, l’autre inconvénient des protéines végétales est qu’elles ont une digestibilité plus faible que les protéines animales. Des recherches ont montré que la fermentation lactique pouvait améliorer la digestibilité des protéines végétales, notamment par la réduction des facteurs antinutritionnels tels que les inhibiteurs à trypsine ou les phytates. Aussi, certains Lactobacillus spp. sont capables d’hydrolyser les protéines en peptides, qui sont plus facilement assimilables. Toutefois, cette activité protéolytique diffère d’une souche à l’autre. Très peu d’études ont évalué l’influence de la fermentation par des probiotiques sur la digestibilité et sur la qualité nutritive d’un mélange de protéines végétales, combinant une légumineuse et une céréale.

L’objectif de ce projet de maîtrise, était de développer une boisson fonctionnelle riche en probiotiques et en protéines végétales. Pour ce faire, une boisson Bio-K+MD, contenant la combinaison de probiotiques Lactobacillus acidophilus CL1285, Lacticaseibacillus (Lactobacillus) casei LBC80R et Lacticaseibacillus (Lactobacillus) rhamnosus CLR2, a été utilisée et associée à des mélanges spécifiques de protéines. La première boisson a été enrichie en protéines de pois et de riz et contient 13% de protéines totales. La seconde boisson a été enrichie en protéines de chanvre et de pois pour 11% de protéines totales. Ces mélanges ont été sélectionnés afin d’avoir un apport complet en AAE, selon les spécifications de l'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture (FAO).

Dans un premier temps, les profils peptidiques des deux boissons fermentées développées, ainsi que leurs digestibilités in vitro ont été analysés, et comparés aux mêmes boissons non-fermentées ou non-enrichies en protéines, afin d’analyser à la fois l’effet de la fermentation lactique sur les protéines et l’effet de l’enrichissement en protéines. Suites à ces analyses, une des boissons a été choisie et sa qualité protéique a été déterminée in vivo. Pour finir, des analyses physicochimiques, microbiologiques et sensorielles ont été effectuées tout au long du stockage sur cette même boisson sélectionnée.

L’analyse des profils peptidiques a démontré que la fermentation permettait, pour les produits enrichis en protéines, une grande réduction des peptides de hauts poids moléculaires et une grande augmentation des peptides de petits poids moléculaires. Les résultats de digestibilité in vitro ont montré que les boissons enrichies en protéines avaient une digestibilité significativement plus élevée que la boisson non-enrichie et que la fermentation avait permis d’améliorer la digestibilité de la boisson enrichie en protéines de pois et de riz (PR). Également, l’étude in vivo a permis de démontrer que la fermentation pouvait augmenter significativement le coefficient d’efficacité protéique de la boisson PR, et donc sa qualité nutritive. En revanche, la fermentation n’a pas eu d’effet sur la digestibilité in vivo. L’étude au cours du stockage à 4 °C a démontré quelques changements physicochimiques, tels qu’une augmentation de la viscosité et de l’acidité titrable mais ces changements n’ont pas impacté l’appréciation sensorielle du produit, qui était principalement apprécié pour sa texture. Pour finir, la boisson PR a maintenu une grande concentration de probiotiques viables pendant le stockage à 4 °C, avec 8,4 log10 UFC/mL après 143 jours.

Les résultats obtenus dans cette étude ont permis de démontrer qu’une boisson fermentée à base de protéines végétales pouvait avoir une très bonne qualité nutritive. La boisson développée, enrichie en protéines de pois et de riz permet de répondre à la demande des consommateurs qui sont à la recherche d’aliments ayant des bienfaits sur la santé ainsi que des bonnes valeurs nutritionnelles. Ce produit pourrait être adapté pour plusieurs types d’individus, tels que les sportifs, les personnes âgées, les personnes véganes, ou encore les personnes intolérantes au lactose.

functional foods market, including probiotic and protein-enriched products, has been growing in recent years. The majority of these foods are dairy-based, but due to lactose intolerance, veganism or environmental awareness, more and more consumers are turning to plant-based alternatives. However, plant-based proteins are said to be "incomplete" because of their deficiencies in essential amino acids (EAA). Most of the time, legumes are deficient in methionine and cereals in lysine. By combining these two types of proteins, the intake of EAA can be complete. On the other hand, the other disadvantage of plant-based proteins is that they have a lower digestibility than animal proteins. Research has shown that lactic acid fermentation can improve the digestibility of plant-based proteins, particularly by reducing anti-nutritional factors such as phytic acid or trypsin inhibitors. Also, some Lactobacillus spp. hydrolyze proteins into peptides, which are more easily assimilated. However, this proteolytic activity differs from one strain to another. Very few studies have evaluated the influence of probiotic fermentation on the digestibility and on the nutritional quality of a mixture of plant-based proteins, combining a legume and a cereal.

The objective of this project was to develop a functional beverage rich in probiotics and plantbased proteins. For this purpose, a Bio-K+TM probiotic drink, containing the combination of probiotics Lactobacillus acidophilus CL1285, Lacticaseibacillus (Lactobacillus) casei LBC80R and Lacticaseibacillus (Lactobacillus) rhamnosus CLR2, was associated with specific protein combinations. The first beverage was enriched with pea and rice protein and contained 13% total protein. The second beverage was enriched with hemp and pea protein for 11% total protein. These blends have been selected to have a complete EAA intake, according to Food and Agriculture Organization (FAO) specifications.

In a first step, the peptide profiles of the two fermented beverages, as well as their in vitro digestibility, were analyzed and compared to the same non-fermented or non-protein-enriched beverages in order to analyze both the effect of lactic acid fermentation on proteins and the effect of protein enrichment. Following these analyses, one of the beverages was selected and its protein quality was determined in vivo. Finally, physicochemical, microbiological and sensory analyses were carried out throughout storage at 4°C on the same selected beverage.

The analysis of peptide profiles showed that, for protein-enriched products, the fermentation process resulted in a large reduction of high molecular weight peptides and a large increase in low molecular weight peptides. In vitro digestibility results showed that the protein-enriched beverages had significantly higher digestibility than the non-enriched beverage and that fermentation improved the digestibility of the pea and rice protein-enriched beverage (PR). Also, the in vivo study demonstrated that fermentation could significantly increase the protein efficiency ratio of the PR beverage, and thus its nutritional quality. On the other hand, fermentation had no effect on in vivo digestibility. The study during storage showed some physicochemical changes, such as an increase in viscosity and titratable acidity, but these changes did not impact the sensory appreciation of the product over time, which was mainly appreciated for its texture. Finally, the beverage PR maintained a high concentration of viable probiotics during storage at 4 °C, with 8.4 log10 CFU/mL after 143 days.

The results obtained in this study demonstrated that a fermented beverage made of plant-based proteins could have a very good nutritional quality. This beverage, enriched with pea and rice proteins, meets the demand of consumers who are looking for foods with health benefits as well as good nutritional values. This product could be adapted for several types of individuals, such as athletes, the elderly, vegans, or people who are lactose intolerant.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Lacroix, Monique
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Millette, Mathieu (Bio-K Plus International Inc.)et Aguilar, Bianca (Universidad de Guadalajara)
Mots-clés libres:	-
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	09 juill. 2024 15:22
Dernière modification:	09 juill. 2024 15:25
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15826

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