Compréhension des mécanismes de formation des défauts de flaveur de fractions de féverole obtenues par turbo-séparation

Understanding the mechanisms involved in the formation of off-flavours in faba bean fractions obtained by air-classification

• Auteur / Autrice : Adeline Karolkowski
• Direction : Christian Salles, Loïc Briand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 27/09/2023
• 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 : Rémi Saurel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Fiorucci, Carole Prost, Nicolas Sommerer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Isabelle Souchon, Barbara Rega

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alcaloïdes

Saponines

Cuisine (légumes secs)

Légumes secs

Fève

Amertume (goût)

Bruchus rufimanus

Mots clés libres

Féverole

Perception

Identification

Tests cellulaires

Amertume

Off-Notes

Faba beans

Perception

Identification

Cellular tests

Bitterness

Off-Notes

Résumé

La végétalisation de notre alimentation est l’un des principaux leviers pour améliorer la durabilité des systèmes alimentaires. La féverole (Vicia faba L. minor) est une légumineuse prometteuse pour répondre aux enjeux agro-environnementaux, nutritionnels et fonctionnels. Cependant, l’amertume et les notes olfactives/aromatiques désagréables (off-notes) limitent fortement son utilisation en alimentation humaine. L’objectif de cette thèse est de déterminer les molécules responsables de ces défauts de flaveur et d’identifier leurs mécanismes de formation afin de suggérer des stratégies visant à améliorer l’acceptabilité des consommateurs.Une approche multidisciplinaire combinant analyses sensorielle, chimique et cellulaire a été conduite sur des fractions turbo-séparées de trois cultivars de féverole. La corrélation des données d’un profil sensoriel et d’un test consommateur a permis d’identifier les défauts de flaveur de fractions de féverole incorporées dans un gel. La composition en composés volatils, composés odorants et composés amers de ces fractions a également été caractérisée en combinant approches chimique et sensorielle. Le caractère amer de saponines et d'alcaloïdes (vicine et convicine) a été étudié par des tests cellulaires.Les résultats sensoriels démontrent que l’amertume et les notes vertes, rances et métalliques contribuent aux défauts sensoriels de fractions de féverole. Ensuite, un total de 150 molécules volatiles et de 35 molécules odorantes, principalement issues de l’oxydation des acides gras libres ont été identifiées ; leur synthèse est fonction du cultivar, lieu de culture et procédé de transformation. Puis, une tentative d’identification de plusieurs composés non-volatils corrélés positivement avec l’amertume a été proposée. Ces composés potentiellement amers appartiennent majoritairement aux composés phénoliques ainsi qu’aux dérivés d’alcaloïdes et d’acides aminés. Enfin, la soyasaponine βb et la vicine activent un ou plusieurs récepteurs amers (TAS2R). La vicine semble contribuer à l’amertume de la féverole alors que la concentration en soyasaponine βb de cette légumineuse est trop faible pour activer les récepteurs à la saveur amère. La majorité des molécules contribuant aux défauts sensoriels de féverole sont issues d’un mécanisme de défense de la plante. Leur perception peut par exemple être réduite par un traitement thermique.Ces travaux peuvent être exploités pour élaborer des stratégies visant à réduire la concentration et/ou la perception de ces molécules indésirables afin d’améliorer la flaveur de la féverole.

Moving towards a more plant-based diet is one of the main ways of improving the sustainability of food systems. Faba beans (Vicia faba L. minor) are promising pulses for meeting agro-environmental, nutritional and functional challenges. However, bitterness and off-notes severely limit its use in human food. The aim of this PhD was to determine the molecules responsible for these off-flavours and identify their formation mechanisms to suggest strategies to improve consumer acceptability.A multidisciplinary approach combining sensory, chemical and cellular analyses was carried out on air-classified fractions of three faba bean cultivars. By correlating data from a sensory profile and a consumer test, it was possible to identify off-flavours in faba bean fractions incorporated into a gel. The composition of volatile compounds, odour-active compounds and bitter compounds in these fractions was also characterised using a combination of chemical and sensory approaches. The bitter character of saponins and alkaloids (vicine and convicine) was studied using in vitro cellular-based assays.The sensory results showed that bitterness and green, rancid and metallic notes contributed to the faba bean off-flavours. A total of 147 volatile compounds and 35 odour-active compounds, mainly from the free fatty acid oxidation, were identified; their synthesis depended on the cultivar, growing location and processing method. An attempt was then made to identify several non-volatile compounds positively correlated with bitterness. These potentially bitter compounds were mainly phenolic compounds and derivatives of alkaloids and amino acids. Finally, soyasaponin βb and vicine activated one or more bitter receptors (TAS2Rs). Vicine should contribute to the faba bean bitterness whereas the soyasaponin βb concentration in this pulse was too low to activate bitter taste receptors. Most of the molecules contributing to faba bean off-flavours were derived from a plant defence mechanism and their perception was reduced after heat treatment.This work can be used to select strategies to reduce the concentration and/or perception of these unwanted molecules in order to improve the flavour of faba beans.