Contribution à l’émergence d’une filière insecte : mise au point d’un procédé de production de farine à l’échelle pilote et caractérisation de la fraction protéique

Contribution to the emergence of an insect sector : development of a thermo-mechanical process (pilot scale) for the production of insect-based flour and protein fraction characterization

• Auteur / Autrice : Christiane Azagoh
• Direction : Fabrice Ducept
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des aliments
• Date : Soutenance le 24/05/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génie Industriel Alimentaire / Ingénierie Procédés Aliments
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Naïma Nedjar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Naïma Nedjar, Jean-Luc Courthaudon, Patricia Arlabosse, Samir Mezdour
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Luc Courthaudon, Patricia Arlabosse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement thermomécanique

Farines

Protéines dans l'alimentation

Protéines dans l'alimentation humaine

Farine d'insectes

Mots clés libres

Protéines

Insectes

Alimentation animale

Alimentation humaine

Propriétés

Bioraffinerie

Proteins

Insect

Feed

Food

Properties

Biorefinery

Résumé

Dans le contexte de pénurie des ressources, croissance démographique, dégradation de l’environnement, la production d’aliments riches en protéines (en particulier) pour l’homme et les animaux devrait augmenter pour répondre à la demande. De nouvelles ressources sont actuellement explorées : légumineuses, algues, insectes... Ces derniers représentent une source de protéines plus durable comparée aux sources conventionnelles. Bien qu’ils soient consommés par de nombreuses populations en Asie, en Afrique et en Amérique du Sud, ce n’est pas le cas en Europe. Ainsi, pour faciliter leur utilisation dans l’alimentation européenne, les insectes peuvent être transformés en ingrédients afin de les incorporer dans des formulations d’aliments. Cependant, il existe très peu de données sur les méthodes de transformation à l’échelle pilote ou industrielle et sur l’impact du procédé sur la qualité des produits finis. Ce travail avait pour objectifs de mettre au point à l’échelle pilote un procédé de production de farine d’insecte pour l’alimentation, de caractériser cette farine et les autres produits obtenus, de caractériser les propriétés de la fraction protéique soluble et d’étudier l’impact du procédé sur les propriétés de celle-ci. Le Tenebrio molitor, candidat à l’élevage industriel, a été sélectionné pour cette étude. Un procédé thermomécanique de production de farine a été mis au point à l’échelle pilote. Il a permis la production d’une farine d’insecte riche en protéines de 72% (bs) avec 14% (bs) de lipides et 4% (bh) d’eau. Le profil en acides aminés des protéines de cette farine répond aux besoins de la nutrition animale et de l’alimentation humaine avec une bonne efficacité protéique (estimée à 2,5). Le rendement de la production de 20% (bh) (64% bs) est semblable à celui de la production de farine de poisson (20% bh). Parallèlement, l’huile d’insecte, principale coproduit a également été produite. Elle est riche en acides palmitiques, et en acides gras essentiels ω9 et ω6. Elle peut être utilisée en alimentation ou dans d’autres domaines. Bien que le procédé ait un impact sur les propriétés physicochimiques des protéines solubles après la transformation des larves en farine, les fractions protéiques solubles de la farine et des larves ont les mêmes propriétés moussantes et émulsifiantes semblables à celles du lait et de ASB à 4 et 2% respectivement. Les protéines de la farine ou des larves peuvent être également utilisées pour leurs propriétés fonctionnelles. Ce travail contribue à la compréhension des protéines d’insectes et à l’extrapolation industrielle dans une perspective de conception de la bioraffinerie.

In the context of resource scarcity, population growth, environmental degradation, and food supplies dependency, the production of protein-rich feed and food should increase in order to meet the demand. New resources are currently being explored as vegetal, algae, insects... This last one is environmentally friendly and represents a more sustainable protein source as compared to conventional livestock farming. Although insects are consumed by a lot of people in Asia, Africa and South-America, this is not the case in Europe. In order to meet European consumers' preferences, they need to be processed or transformed into ingredients to become a part of formulation products (i.e. powders). However, very little knowledge regarding processing methods at a pilot or industrial scale, and the composition and impact of process on the properties of insect-based ingredient exists and is available. The aim of this work was to design a process for the production of meal rich in proteins from insect at a pilot scale, to characterize it for feed and food applications, to characterize the properties of its soluble proteins, and to study the impact of the process on these properties. The Tenebrio molitor, candidate for rearing at an industrial scale, was chosen in the frame of this study. A thermo-mechanical process was designed at a pilot scale. It allowed the production of a protein-rich insect meal of 72% (bs) with 14% (bs) of lipids and 4% (bh) of water. The amino acid profile of this meal proteins meets the needs of animal nutrition and human nutrition with good protein efficiency (estimated at 2.5). The production yield of 20% (bh) (64% bs) is similar to that of fishmeal production (20% bh). In parallel, insect oil (co-product) were also produced. It is rich in acid palmitic, and essential fatty acids ω9 and ω6. It can be used in feed, food, cosmetic or bioenergy. Although the process has an impact on the physicochemical properties of soluble proteins after the transformation of larvae into flour, the soluble protein fractions of flour and of larvae have the same foaming and emulsifying properties similar to those of milk and BSA at 4 and 2% respectively. The meal proteins could be used in feed and food for their functional properties. This work contributes to insect protein understanding and the industrial extrapolation in a perspective of biorefinery designing.