Amélioration organoleptique de protéines de pois par voie biotechnologique

Biotechnological strategies to improve pea protein flavor

• Auteur / Autrice : Estelle Fischer
• Direction : Nathalie Cayot, Rémy Cachon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 09/12/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Cayot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Huchette-Defretin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Bernet, Anne Saint-Eve

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines végétales dans l'alimentation humaine

Protéines végétales

Aromatisants

Légumes secs

Pois (légumes)

Mots clés libres

Protéines de pois

Composés volatils

Arômes

Off-Flaveur

Biotechnologie

Micro-Organismes

Pea protein

Volatile compounds

Aromas

Biotechnology

Micro-Organisms

Résumé

Les protéines végétales, et notamment les protéines de pois, sont de plus en plus étudiées car elles apportent des solutions aux enjeux de production et de consommation actuels. En particulier, elles sont étudiées comme alternative aux protéines animales, afin de réduire la consommation de ces dernières pour garantir une alimentation durable à la population mondiale croissante. Cependant, les protéines végétales sont peu acceptées par les consommateurs, du fait de leur astringence, amertume et de leur flaveur « végétale », « verte » et « terreuse », caractéristiques.Afin de valoriser les protéines de pois dans l’alimentation humaine, l’objectif de la thèse est d’améliorer le profil organoleptique de ces protéines par des voies biotechnologiques. Les composés volatils impliqués dans l’off-flaveur sont ciblés par l’action d’un biocatalyseur, mis en contact avec la matrice, afin d’obtenir une amélioration du profil sensoriel.Dans une première partie, le produit de l’étude, le Nutralys® (isolat de protéines de pois fourni par l’entreprise ROQUETTE), est caractérisé par SPME-GC-MS afin de définir les composés volatils impliqués dans le caractère « végétal ». Cette étude a permis de sélectionner des composés « traceurs », responsables de l’off-flaveur, caractéristiques du produit et répondant aux enjeux des essais biotechnologiques.Dans une deuxième partie, des biocatalyseurs sont sélectionnés et caractérisés, afin de définir les points clefs pour leur mise en œuvre sur la matrice alimentaire. Les micro-organismes sont mis en action comme sources d’enzymes, sans développement de la souche.Dans une troisième partie, l’application de ces biocatalyseurs est organisée en deux volets. Des essais sur une matrice modèle, constituée des composés « traceurs », sont d’abord réalisés afin de confirmer les activités enzymatiques recherchées et de comprendre les mécanismes impliqués dans la diminution des composés volatils responsables de l’off-flaveur « végétale ». Des essais sur la matrice alimentaire Nutralys® sont ensuite réalisés afin de valider le potentiel d’action des micro-organismes en conditions réelles. D’autres phénomènes, notamment la rétention des composés par les membranes des souches, sont observés. Enfin, l’amélioration organoleptique est confirmée par une évaluation sensorielle.Les biocatalyseurs et les combinaisons de biocatalyseurs ayant un fort potentiel d’amélioration de l’isolat de pois sont sélectionnés et les mesures analytiques sont en adéquation avec l’amélioration organoleptique perçue dans le produit. Le caractère « végétal » est diminué par l’action des biocatalyseurs, selon un protocole innovant de mise en contact sur un temps court.

Plant protein and particularly pea protein are more and more studied because they bring solutions to current production and consumption challenges. Notably, they are studied as an alternative to animal proteins, in order to decrease the part of those proteins in our diet and to achieve a sustainable food supply for the growing world population. However, plant protein are poorly accepted by consumers due to their bitterness, astringency and their “beany”, “green” and “earthy”, off-flavour.In order to promote the use of pea protein in the human diet, the objective of this thesis is to improve the organoleptical profile of those proteins by biotechnological ways. Volatile compounds involved in the off-flavour are targeted by the action of a biocatalyst, itself put into contact with the food matrix.Firstly, the studied product, Nutralys® (pea protein isolate provided by ROQUETTE), is characterised by SPME-GC-MS to define the volatile compounds involved in the “beany” off-flavour. This study allows selecting “tracers” compounds that are responsible for the off-flavour, distinctive of the product, and that fit the biotechnological assay issues.Secondly, biocatalysts are selected and characterised, in order to define crucial points for their use in the food matrix. The micro-organisms are operated as enzyme sources, without proliferation.Thirdly, the application of the biocatalysts is organized in two sections. Trials are conducted on a model matrix, containing the “tracers” compounds, in order to confirm the desired enzymatic activities and to understand the mecanisms involved in the diminution of the volatile compounds involved in the “beany” off-flavour. Trials are then conducted on the food matrix Nutralys®, to validate the action potential of the micro-organisms in actual conditions. Other phenomena, like the retention of the compounds by the strains membrane, are observed. Lastly, the organoleptical improvement is validated by a sensory evaluation.Biocatalysts and combinaisons of biocatalysts with a strong impact are selected and the analytical observations are correlated with the sensory improvement. The organoleptical profil of pea proteins is enhanced by the use of biotechnological ways. The “beany” characteristic is diminished by the biocatalysts actions, under an innovative short-time contact protocole.