FR3142654A1

FR3142654A1 - Proteines vegetales texturees par voie humide

Info

Publication number: FR3142654A1
Application number: FR2212718A
Authority: FR
Inventors: Cyril DROULEZ; Anne MATIGNON; Charlotte Dlubak; Anne-Sophie PETITPREZ
Original assignee: Roquette Freres SA
Current assignee: Roquette Freres SA
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2024-06-07
Also published as: EP4626248A1; CA3274860A1; CN120379545A; WO2024114947A1

Abstract

L’invention concerne un procédé permettant l’extrusion par voie humide de protéines végétales en améliorant la fibration de celles-ci.

Description

PROTEINES VEGETALES TEXTUREES PAR VOIE HUMIDE

ETAT DE L’ART ANTERIEUR

La présente invention est relative à un procédé de fabrication d’une composition comprenant des protéines végétales, préférentiellement de légumineuses, encore plus préférentiellement de pois, texturées combinées à un isolat de protéines de pois dont la solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C est inférieure à 30%, ainsi qu'à ladite composition comprenant des protéines de pois texturées et ses utilisations industrielles.

La technique de texturation des protéines, notamment par cuisson-extrusion, dans le but de préparer des produits à structure fibreuse destinés à la réalisation d’analogues de viande et de poisson, a été appliquée à de nombreuses sources végétales.

On peut séparer en deux grandes familles les procédés de cuisson-extrusion des protéines de par la quantité d’eau mise en œuvre lors du procédé par rapport au poids total de matière mis en œuvre dans l’extrudeur (matière sèche + eau). Lorsque cette quantité est supérieure à 30% en poids, on parlera de cuisson-extrusion dite « humide » et les produits obtenus seront plutôt destinés à la production de produits finis à consommation immédiate, simulant la viande animale par exemple des steaks de bœuf ou bien des nuggets de poulet. Lorsque cette quantité d’eau est inférieure à 30% en poids, on parle alors de cuisson-extrusion « sèche » : les produits obtenus sont plutôt destinés à être utilisés par les industriels de l’agroalimentaire, afin de formuler des analogues de viandes, en les mélangeant avec d’autres ingrédients. La présente invention s’inscrit dans la cuisson-extrusion dite « humide » ou extrusion dite « humide ». Les termes cuisson-extrusion et extrusion sont équivalents et désignent le même procédé en ce sens qu’un échauffement se produit lors de l’extrusion, ce qui provoque une cuisson et/ou dénaturation du produit d'où le terme parfois utilisé de "cuisson-extrusion" pour désigner une extrusion.

Historiquement, les premières protéines utilisées pour ces procédés de production d’analogues de viande ont été extraites du soja et du blé. Le soja est ensuite rapidement devenu la source principale pour ce domaine d’applications.

Si la plupart des études qui ont suivi ont naturellement porté sur les protéines de soja, d’autres sources de protéines, tant animales que végétales, ont été texturées : protéines d’arachide, de sésame, de graines de coton, de tournesol, de maïs, de blé, protéines issues de microorganismes, de sous-produits d’abattoirs ou de l’industrie du poisson.

Les protéines de légumineuses telles que celles issues du pois et de la féverole ont fait aussi l’objet de travaux, tant dans le domaine de leur isolement que dans celui de leur cuisson-extrusion “humide”.

De nombreuses études ont été entreprises sur les protéines de légumineuses, et en particulier de pois, étant donné leurs propriétés fonctionnelles et nutritives particulières, mais aussi pour leur caractère non génétiquement modifié.

Malgré les efforts de recherche importants et une croissance importante au cours de ces dernières années, la pénétration de ces produits à base de protéines texturées sur le marché alimentaire est encore sujette à optimisation.

Une des raisons en particulier tient dans la mauvaise fibration en extrusion humide des isolats de protéines de légumineuses, et en particulier de pois. En effet, Il est à noter dans la thèse “Texturization of pea protein isolates using high moisture extrusion cooking” (Osen, 2017) que la qualité de la protéine utilisée en alimentation de l’extrudeur est un paramètre essentiel dans cette quête d’optimisation de ce procédé, en particulier d’un point de vue texture.

Cette moins bonne fibration est d’ailleurs mise en évidence dans la demande de brevet CN114946994. La titulaire propose l’ajout de glucono-delta-lactone afin d’améliorer celle-ci. Si la solution marche, il n’en reste pas moins qu’un additif est ici ajouté ce qui complexifie l’étiquetage, le statut réglementaire et alourdit le procédé ainsi que le coût final du produit obtenu.

Il est du mérite de la demanderesse d’avoir résolu les problèmes ci-dessus et d’avoir développé un procédé intégrant l’utilisation d’un isolat de protéine de pois dont la solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C est inférieure à 30%.

Cette invention sera mieux comprise dans le chapitre suivant visant à exposer une description générale celle-ci.

DESCRIPTION GENERALE DE LA PRESENTE INVENTION

La présente invention est relative à un procédé de production d’une composition de protéines végétales comprenant les étapes suivantes :
1) Fourniture d’un mélange de poudres comprenant :
- des protéines végétales, préférentiellement des protéines de légumineuses, préférentiellement des protéines de pois,
- et un isolat de protéines de pois, ledit isolat ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C inférieure à 30%,
ledit mélange présentant un ratio en poids sec respectif des protéines végétales / isolat de protéine de pois allant de 70/30 à 95/5, préférentiellement de 75/25 à 95/5, plus préférentiellement de 80/20 à 95/5, encore plus préférentiellement de 85/15 à 95/5 ;

2) Texturation dudit mélange obtenu à l’étape 1 par cuisson-extrusion en voie humide.

De manière préférée, les protéines végétales, préférentiellement de légumineuses, mises en œuvre dans le procédé dans l’étape 1 selon l’invention sont sélectionnées dans la liste contenant le pois ou la féverolle, encore plus préférentiellement de la protéine de pois.

De manière préférée, la cuisson-extrusion en voie humide de l’étape 2 du procédé selon l’invention est réalisée dans un extrudeur bi-vis.

La présente invention est également relative à une composition comprenant des protéines de légumineuses texturées susceptibles d’être obtenues par un procédé de production selon l’invention

De manière préférée, la teneur en protéines au sein de la composition selon l’invention est de 60% à 80%, préférentiellement de 70% à 80% en poids sec par rapport au poids total de matière sèche de la composition.

La présente invention est enfin relative à l’utilisation de la composition de protéines de légumineuses texturées selon l’invention telle que décrite ci-dessus dans des applications industrielles telles que par exemple l’industrie alimentaire humaine et animale, la pharmacie industrielle ou la cosmétique.

La présente invention se comprendra mieux à la lecture de la description détaillée infra.

DESCRIPTION DETAILLEE DE LA PRESENTE INVENTION

La présente invention est relative à un procédé de production d’une composition de protéines végétales comprenant les étapes suivantes :
1) Fourniture d’un mélange de poudres comprenant :
- des protéines végétales, préférentiellement des protéines de légumineuses, préférentiellement des protéines de pois,
- et un isolat de protéines de pois, ledit isolat ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C inférieure à 30%,
ledit mélange présentant un ratio en poids sec respectif des protéines végétales / isolat de protéine de pois allant de 70/30 à 95/5, préférentiellement de 75/25 à 95/5, plus préférentiellement de 80/20 à 95/5, encore plus préférentiellement de 85/15 à 95/5 ;.

Par « poudre », on entend selon l’invention toute matière dont l’humidité et la granulométrie permettent un écoulement adapté à l’alimentation d’une extrudeuse.

La première étape consiste donc en la fourniture d’un mélange de poudres comprenant des protéines végétales, préférentiellement des protéines de légumineuses, préférentiellement des protéines de pois, et un isolat de protéines de pois, ledit isolat ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C inférieure à 30%, ledit mélange présentant un ratio en poids sec respectif des protéines végétales / isolat de protéine de pois ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C inférieure à 30%, allant de 70/30 à 95/5, préférentiellement de 75/25 à 95/5, plus préférentiellement de 80/20 à 95/5, encore plus préférentiellement de 85/15 à 95/5.

Ledit ratio allant de 70/30 à 95/5, préférentiellement de 75/25 à 95/5, plus préférentiellement de 80/20 à 95/5, encore plus préférentiellement de 85/15 à 95/5, s’entend du ratio en poids sec respectif des protéines végétales par rapport à l’isolat de protéine de pois ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C inférieure à 30%.

Les protéines végétales, préférentiellement des protéines de légumineuses, préférentiellement des protéines de pois, composant une partie du mélange de poudres mis en jeu dans le procédé selon l’invention, peuvent prendre la forme d’un isolat ou d’un concentrat. De manière encore plus préférée, les protéines végétales, préférentiellement des protéines de légumineuses, préférentiellement des protéines de pois, composant une partie du mélange de poudres mis en jeu dans le procédé selon l’invention, possèdent une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C supérieure à 30%.

De manière préférée, les protéines végétales, préférentiellement de légumineuse, sont choisies dans la liste constituée de la protéine de féverole et de la protéine de pois, ainsi que de leurs mélanges. La protéine de pois est particulièrement préférée.

Le terme « légumineuses » est considéré ici comme la famille de plantes dicotylédones de l'ordre des Fabales. C'est l'une des plus importantes familles de plantes à fleurs, la troisième après les Orchidaceae et les Asteraceae par le nombre d'espèces. Elle compte environ 765 genres regroupant plus de 19 500 espèces. Plusieurs légumineuses sont d'importantes plantes cultivées parmi lesquelles le soja, les haricots, les pois, la féverole, le pois chiche, l'arachide, la lentille cultivée, la luzerne cultivée, différents trèfles, les fèves, le caroubier, la réglisse.

Le terme « pois » étant ici considéré dans son acception la plus large et incluant en particulier toutes les variétés de « pois lisse » (« smooth pea ») et « de pois ridés » (« wrinkled pea »), et toutes les variétés mutantes de « pois lisse » et de « pois ridé » et ce, quelles que soient les utilisations auxquelles on destine généralement lesdites variétés (alimentation humaine, nutrition animale et/ou autres utilisations).

Dans un mode de réalisation particulier, les protéines végétales mis en œuvre dans le cadre de l’invention n’incluent pas les protéines de soja. Dans ce mode de réalisation, les matières riches en protéines issues du soja sont donc exclues de l’invention. Ceci est notamment du fait de leur position référentielle d’un point de vue fermeté. Ainsi, dans ce mode de réalisation particulier, lorsque la composition de protéines végétales est une composition de légumineuses, celle-ci- n’est pas une composition de protéines de soja.

Le terme « isolat » doit être considéré comme une composition protéique dont la richesse en protéines exprimée en poids sec par rapport au poids de la matière sèche totale est de 70% à 95%, préférentiellement de 80% à 90%.

Il est essentiel pour l’invention que l’isolat dont la solubilité à pH 7 et 20°C est inférieure à 3% soit de l’origine botanique pois. En effet, comme il sera démontré dans la partie exemples, toute autre source botanique, dont en particulier le riz, ne fonctionne pas.

La solubilité de l’isolat de protéine de pois est mesurée à l’aide du Test A suivant :

Dans un bécher de 400 mL, on introduit 150 g d’eau distillée à une température de 20°C +/- 2°C sous agitation avec un barreau magnétique et on ajoute précisément 5 g d’échantillon de protéine végétale à tester. Si besoin, on ajuste le pH à la valeur souhaitée, c’est-à-dire 7, avec NaOH 0,1 N. On complète le contenu en eau pour atteindre 200 g d’eau. On mélange pendant 30 minutes à 1000 rpm et on centrifuge pendant 15 minutes à 3000 g. On collecte 25 g du surnageant que l’on introduit dans un cristallisoir préalablement séché et taré. On place le cristallisoir dans une étuve à 103°C +/- 2°C pendant 1 heure. On le place ensuite dans un dessiccateur (avec agent déshydratant) pour refroidir à température ambiante et on le pèse.

La solubilité correspond au contenu en matières sèches solubles, exprimé en % en poids par rapport au poids de l’échantillon. La solubilité est calculée avec la formule suivante :

où :

P = poids, en g, de l’échantillon = 5 g

m1 = poids, en g, du cristallisoir après séchage

m2 = poids, en g, du cristallisoir vide

P1 = poids, en g, de l’échantillon collecté = 25 g

L’obtention d’un isolat de pois ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 inférieure à 30% est permise par tout procédé aboutissant à une telle protéine. On peut citer pour la protéine de pois le brevet EP2911524. Une dénaturation chimique et/ou thermique d’une protéine peut également être envisagée.

Il est assez inhabituel pour une personne du métier de l’extrusion d’avoir pensé à utiliser un tel isolat de pois, aussi peu soluble pour l’extrusion. On notera que dans la demande de brevet WO2017129921 l’utilisation de NUTRALYS® BF (dont la solubilité à pH 7 et 20°C est inférieure à 30%) est décrite comme à éviter dans l’extrusion. De même dans la demande WO2020123585, l’utilisation d’un NUTRALYS® BF en extrusion pour produire des texturés secs pour réaliser des analogues de viandes n’aboutit pas à une bonne fibration.

De manière préférée, l’isolat de protéine de pois ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C inférieure à 30% est caractérisée en ce que sa capacité de rétention en eau est inférieure à 4 grammes par grammes de matière riche en protéines.

La capacité de rétention en eau est déterminée très simplement par double pesée. On prend 10 grammes en poids sec de composition protéique sous forme de poudre, qu'on place dans de l'eau en excès et ce, pendant 30 minutes. On sèche le tout de manière à évaporer l'eau complètement (jusqu'à ne plus noter d'évolution notable de la masse du produit). On pèse alors la masse de produit restante. La capacité d'adsorption d'eau s'exprime en g d'eau adsorbée par gramme de produit sec initial.

Dans un mode préféré, le procédé permettant de produire l’isolat de pois dont la solubilité à pH7 dans de l’eau à 20°C est inférieure à 30% comprend les étapes suivantes :

mise en œuvre de graines ou de farine de pois;
broyage et réalisation d’une suspension aqueuse ;
séparation par force centrifuge des fractions insolubles ;
coagulation des protéines au pH isoélectrique, optionnellement avec l’aide d’un chauffage;
récupération du floc protéique,
neutralisation du floc à pH 7 avec de la chaux
traitement thermique
séchage

Le procédé préféré démarre donc par une étape a) de mise en œuvre de graines ou de farine de pois.

Les graines mises en œuvre dans l’étape a) auront pu subir au préalable des étapes bien connues de la personne du métier, telles que notamment un nettoyage (élimination des particules non désirées telles que pierres, insectes morts, résidus de terre, etc.) ou bien encore l’élimination des fibres externes du pois (enveloppe externe cellulosique) par une étape bien connue appelée « dehulling ».

Des traitements visant à améliorer l’organoleptique de l’isolat tels qu’un chauffage à sec (ou roasting) ou un blanchiment par voie humide sont également possibles. Pour le blanchiment, la température est préférentiellement de 70°C⁺/_-2°C à 80°C⁺/_-2°C et le pH est ajusté à une valeur allant de 8⁺/_-0,5 à 10⁺/_-0,5, préférentiellement à 9⁺/_-0,5. Ces conditions sont maintenues pendant 2 à 4 min, préférentiellement pendant 3 min. Ces traitements ne visent aucunement à provoquer le séchage du matériau, mais à inhiber les différentes enzymes telles que les lipoxygénases.

Le procédé préféré comprend ensuite une étape b) de broyage de la farine et/ou des graines et la réalisation d’une suspension aqueuse.

Cette étape de broyage est nécessaire pour la graine et optionnelle pour la farine.

Si les grains sont déjà en présence d’eau, l’eau est conservée mais peut également être renouvelée, et les grains sont directement broyés. Si les grains sont secs, on réalise tout d’abord une farine et celle-ci est mise en suspension dans l’eau.

Le broyage est effectué par tout type de technologie adéquate connu de la personne du métier tel que des broyeurs à billes, des broyeurs coniques, des broyeurs hélicoïdaux, des broyeurs à jets d’air ou bien des systèmes rotor/rotor.

Lors du broyage, de l’eau peut être ajoutée de manière continue ou discontinue, au début, au milieu ou en fin de broyage, afin d’obtenir en fin d’étape une suspension aqueuse de pois broyés titrant entre 15% et 25% en poids de matière sèche (MS), préférentiellement 20% en poids de MS, par rapport au poids de ladite suspension.

En fin de broyage, un contrôle du pH peut être effectué. De préférence, le pH de la suspension aqueuse de pois broyés en fin d’étape b) est ajusté à une valeur allant de 8⁺/_-0,5 à 10⁺/_-0,5, préférentiellement le pH est ajusté à 9⁺/_-0,5. La rectification de pH peut être effectuée par ajout d’acide et/ou de base, par exemple de la soude ou de l’acide chlorhydrique.

Le procédé préféré consiste ensuite en une étape c) de séparation par force centrifuge des fractions insolubles. Celle-ci sont majoritairement constituées d’amidon et de polysaccharides appelés « fibres internes ». On concentre ainsi les protéines solubles dans le surnageant.

Le procédé préféré comprend une étape d) de coagulation des protéines par coagulation au pH isoélectrique, optionnellement avec un chauffage de la solution de protéines.

Si le chauffage est appliqué en plus de la coagulation au pH isoélectrique, celui-ci sera appliqué préférentiellement avec une température comprise allant de 55°C⁺/_-2°C à 75°C⁺/_-2°C, préférentiellement de 60°C à 70°C⁺/_-2°C, pendant un temps compris allant de 1 min à 5 min, préférentiellement de 2 min à 4 min, encore plus préférentiellement 3 min.

Le but de cette étape d) est ici de séparer les protéines de pois d’intérêt des autres constituants du surnageant de l’étape c). Un tel exemple de procédé est par exemple décrit dans le brevet EP1400537 de la Demanderesse, du paragraphe 127 au paragraphe 143. Il est capital de bien contrôler le barème temps/température afin de ne pas dénaturer la protéine.

L’étape e) suivante consiste en la récupération du floc protéique coagulé par centrifugation. On sépare ainsi les fractions solides ayant concentré les protéines, des fractions liquides ayant concentré les sucres et les sels

Dans l’étape f), le floc est remis en suspension dans de l’eau et son pH est rectifié à une valeur allant de 6⁺/_-0,5 à 9⁺/_-0,5, préférentiellement de 6,5 à 7,5, encore plus préférentiellement 7. La matière sèche est ajustée à un taux allant de 10% à 20%, préférentiellement 15% en poids de matière sèche par rapport au poids de ladite suspension. Le pH est ajusté à l’aide de d’hydroxyde de calcium, appelée également chaux.

Dans l’étape g), on applique un traitement thermique

L’étape h) finale consiste en un séchage, préférentiellement réalisé par atomisation.

De manière préférée, une fibre végétale, préférentiellement de légumineuses, peut être additionnée. Par « fibres de légumineuses », on entend toutes compositions comportant des polysaccharides peu ou non digestibles par le système digestif humain, extraites de légumineuses. De telles fibres sont extraites par tout procédé bien connu de la personne du métier. Un exemple commercial d’une telle fibre est par exemple la fibre Pea Fiber I50M (contenant, par rapport au poids total du produit, 50% en poids minimum de fibres internes de pois, 10% en poids maximum de protéines de pois et environ 35% en poids d’amidon de pois) de la société Roquette.

De manière préférée, la fibre de légumineuse est choisie dans la liste constituée de la fibre de féverole et de la fibre de pois. La fibre de pois est particulièrement préférée.

Le mélange intrant dans l’extrudeur est constitué essentiellement de protéines de légumineuses et de fibres de légumineuses. Le terme « constitué essentiellement » signifie que la poudre peut comprendre des impuretés liées au procédé de fabrication des protéines et des fibres, telles que par exemple des traces d’amidon.

Le ratio massique sec entre protéines et fibres est avantageusement de 70/30 à 90/10, préférentiellement de 75/25 à 85/15.

Le mélange peut être réalisé en amont ou bien directement en alimentation de l’extrudeur. Lors de ce mélange, on peut ajouter des additifs bien connus de la personne du métier tels que des arômes ou bien des colorants.

De manière préférée alternative, une protéine végétale, préférentiellement de légumineuses, peut être additionnée. L’ajout d’une telle quantité de protéines permet à la fois d’augmenter la quantité de protéine extrudées mais peut également améliorer la qualité nutritionnelle. Pour ce dernier point, on réalisera l’addition mesurée d’une autre source de protéine à celle de la composition protéique de légumineuse sans séchage afin d’améliorer le PDCAAS de la protéine texturée produite.

Le PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score) est un indice qui sert à évaluer la qualité des protéines en fonction des besoins en acides aminés de l’Homme et de la digestibilité des protéines. La méthode de calcul du PDCAAS est basée sur la comparaison d’un profil d’acide aminé standard possédant le meilleur score possible (1 ou 100%), avec le profil d’acide aminé de l’aliment étudié. Le PDCAAS est évalué sur une échelle de 0 à 1 (1 désignant la meilleure qualité et 0 la moins bonne).

Pour tout mode de l’invention, des composants bien connus de l’agroalimentaire peuvent être additionnés, comme par exemple de l’eau, des colorants, des arômes, des gélifiants, des stabilisants, des antioxydants.

Par « eau » on entend dans la présente invention, une eau que l’on peut boire ou utiliser à des fins domestiques et industrielles sans risque pour la santé. De manière préférée, on entendra que cette eau possède une teneur en sulfate inférieure à 250 mg/l, une teneur en chlorures inférieure à 200 mg/l, une teneur en potassium inférieure à 12 mg/l, un pH allant de 6,5 à 9 et un TH (Titre Hydrométrique, soit la dureté de l’eau, qui correspond à la mesure de la teneur d’une eau en ions calcium et magnésium) supérieur à 15 degrés français. Autrement dit, une eau potable ne doit pas posséder moins de 60 mg/l de calcium ou 36 mg/l de magnésium.

Par « arômes », on entend dans la présente invention tout composé chimique permettant une modification de la perception du goût et de l’odeur, qui ensemble forment ce que l’on appelle la « flaveur ». La législation européenne, comme définie par le règlement 1334/20082, entend par arômes des "produits non destinés à être consommés en l'état, qui sont ajoutés aux denrées alimentaires pour leur conférer une odeur et/ou un goût ou modifier ceux-ci" (article 3.a du Règlement CE 1334/2008).

Les arômes sont issus ou constitués des composants suivants : substances aromatisantes, préparations aromatisantes, arômes de fumée, arômes obtenus par traitement thermique, précurseurs d'arômes et autres arômes.

Dans le cadre de la présente invention, on entend préférentiellement par arôme, une substance aromatisante. Une substance aromatisante est une "substance chimique définie possédant des propriétés aromatisantes" (définition article 3.b du Règlement CE 1334/2008).

Une substance aromatisante naturelle est "obtenue par des procédés physiques, enzymatiques ou microbiologiques appropriés, à partir de matières d’origine végétale, animale ou microbiologique prises en l’état ou après leur transformation pour la consommation humaine par un ou plusieurs des procédés traditionnels de préparation des denrées alimentaires dont la liste figure à l’annexe II du Règlement CE 1334/2008" (article 3.c du Règlement CE 1334/2008).

Les substances aromatisantes naturelles correspondent aux substances qui sont naturellement présentes et identifiées dans la nature. Les substances aromatisantes peuvent également être issues d’autres sources naturelles que la source naturelle « première », il s’agit alors de synthétiser la molécule et de la reproduire. D’autres molécules, non identifiées dans la nature, peuvent également être plus puissantes en goût que les molécules naturelles.

Un cas particulier de substance aromatisante sera la génération de composés issus de la réaction de Maillard. Cette réaction chimique entre les composés réducteurs comme les sucres et les composés aminés comme les protéines génère des composés colorés et odorants.

Par “colorants”, on entend tout type de composés, voire de combinaison de composés, ayant la capacité de modifier le coloris d’un autre composé (voire mélange de composés) de par son introduction.

Le colorant peut porter par lui-même sa fonctionnalité. Ces colorants seront de tous types tels que les colorants naturels (tels que les concentrats et/ou les extraits de fruits & légumes) ou artificiels. Dans le cadre de notre invention, les colorants particulièrement intéressants peuvent être sélectionnés, sans que cela soit limitatif, dans la liste : betanine de betterave, lycopene de tomates, extrait de poivron (paprika), caramel. En effet, ces colorants rouges et/ou marron permettent d’imiter assez facilement la couleur de la viande rouge.

La coloration peut également être générée lors de l’extrusion par réaction chimique avec un composé des protéines. On peut citer ici de nouveau la Réaction de Maillard mais également l’utilisation de sels de Fer.

La teneur en protéine du mélange alimentant le procédé selon l’invention est avantageusement de 60% à 80%, préférentiellement de 70% à 80% en poids sur la matière sèche totale. Pour analyser cette teneur en protéines, n’importe quelle méthode bien connue par la personne du métier est utilisable. De préférence, on dosera la quantité d’azote total et l’on multipliera cette teneur par le coefficient 6,25. Cette méthode est particulièrement connue et utilisée pour les protéines végétales.

La seconde étape du procédé selon l’invention consiste en une texturation par cuisson-extrusion dudit mélange obtenu à l’étape 1. Lors de cette deuxième étape, ce mélange va ensuite être texturé ce qui revient à dire que les protéines vont subir une déstructuration thermique et une réorganisation afin de former des fibres, un allongement continu en lignes droites parallèles, simulant les fibres présentes dans les viandes. Tout procédé bien connu de la personne du métier conviendra, en particulier par extrusion.

Par « texturée » ou « texturation », on entend dans la présente demande tout procédé physique et/ou chimique visant à modifier une composition comportant des protéines afin de lui conférer une structure ordonnée spécifique. Dans le cadre de l’invention, la texturation des protéines vise à donner l’aspect d’une fibre, telles que présentes dans les viandes animales.

L'extrusion consiste à forcer un produit à s'écouler à travers un orifice de petite dimension, la filière, sous l'action de pressions et de forces de cisaillements élevées, grâce à la rotation d’une ou deux vis d’Archimède. L'échauffement qui en résulte provoque une cuisson et/ou dénaturation du produit d'où le terme parfois utilisé de "cuisson-extrusion", puis une expansion par évaporation de l’eau en sortie de filière. Cette technique permet d'élaborer des produits extrêmement divers dans leur composition, leur structure (forme expansée et alvéolée du produit) et leurs propriétés fonctionnelles et nutritionnelles (dénaturation des facteurs antinutritionnels ou toxiques, stérilisation des aliments par exemple). Le traitement de protéines conduit souvent à des modifications structurelles qui se traduisent par l'obtention de produits à l’aspect fibreux, simulant les fibres de viandes animales.

De manière générale, l’étape 2 peut être réalisée avec un ratio massique eau/matière sèche dans l’extrudeur pouvant aller de 15% à 70%.

De manière plus préférentielle, le ratio massique eau/matière sèche dans l’extrudeur sera de 40% à 70%, encore plus préférentiellement de 50% à 65%. Ce ratio est obtenu en analysant le mélange entrant dans l’extrudeuse.

Sans être lié par une quelconque théorie, il est bien connu de la personne du métier de la cuisson-extrusion que c’est ce ratio préférentiel qui permet d’obtenir la qualité requise du produit final tant d’un point de vue texture, organoleptique ou aspect. Les valeurs de ce ratio seront donc potentiellement de 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 ou 70%.

De manière préférée, la cuisson-extrusion en voie humide de l’étape 2 est réalisée par cuisson-extrusion dans un extrudeur, préférentiellement bi-vis, caractérisé par un ratio longueur/diamètre allant de 35 à 65, préférentiellement de 40 à 65, encore plus préférentiellement de 60, et équipé d’une succession d’éléments de convoyage, d’éléments de pétrissage, et d’éléments de pas inversé qui seront à sélectionner par la personne du métier pour assurer selon ses connaissances classiques du domaine une bonne extrusion.

Le ratio longueur/diamètre est un paramètre classique dans la cuisson-extrusion. Ce ratio pourra donc être de 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 ou 65.

Les différents éléments sont les éléments de convoyage visant à convoyer le produit dans la filière sans modifier le produit, les éléments de pétrissage visant à mélanger le produit et les éléments de pas inversé visant à appliquer une force au produit pour le faire progresser à contre-sens et ainsi provoquer mélange et cisaillement.

De manière encore plus préférée, on applique au mélange de poudre une énergie spécifique allant de 10 à 25 kWh/kg, en régulant la pression en sortie dans une gamme allant de 10 à 25 bars, préférentiellement de 12 à 16 bars.

De manière encore plus préférée, la sortie de l’extrudeur bi-vis est constituée d’une filière en sortie avec orifices débouchant sur un couteau.

D’une manière préférée, la sortie de l’extrudeur est constituée d’une filière refroidie afin de limiter l’expansion. La bande humide extrudée sera coupée, stockée et/ou mise en œuvre sous forme d’analogues de viandes ou de poisson.

Pour préciser ce mode, la filière décrite au point précédent peut-être constituée d’un ou plusieurs modules équipé(s) de circuits de refroidissement. Le refroidissement de la filière est dans la majorité des cas réalisé à contre-courant du flux de matière en provenance de l’extrudeur. La régulation de température peut être réalisée à l’aide de thermorégulateurs en appliquant des températures allant de 10 à 95°C.

Dans tous les modes décrits, il sera possible de réaliser des étapes post-production telles que de manière non exhaustive broyage, marinade, séchage, congélation, surgélation, saumurage, adsorption de colorants et/ou d’arômes.

Dans un mode préféré, on réalisera une marinade de colorants et d’arôme afin d’imbiber la composition de protéines de légumineuses texturées suivie d’un séchage. De part cette succession d’étapes, on pourra ainsi obtenir un « jerky » végétal, spécialité nord-américaine de viande séchée et salée de bœuf, découpée en fines lanières.

Dans un mode encore plus préféré, la composition de protéines végétales texturées sera broyée, additionnée de différents composés dont arômes et colorants, puis moulée en forme de steak haché.

La présente invention est également relative à la composition comprenant des protéines végétales texturées susceptibles d’être obtenues par le procédé selon l’invention.

Dans un mode particulier, la composition selon l’invention a une teneur en protéines allant de 60% à 80%, préférentiellement de 70% à 80% en poids sec par rapport au poids total de matière sèche de la composition.

La présente invention est enfin relative à l’utilisation de la composition de protéines végétales texturées selon l’invention ou susceptible d’être obtenues par le procédé selon l’invention dans des applications industrielles telles que par exemple l’industrie alimentaire humaine et animale ou la pharmacie industrielle ou la cosmétique.

L’invention sera particulièrement d’intérêt dans le domaine des analogues de viandes, de poissons, de sauces, de soupes.

De manière plus préférée, une application particulière concerne l’utilisation de la composition selon l’invention pour la fabrication d’analogues de viande, notamment de viande hachée, mais également d’analogues de sauce bolognaise, de steak pour hamburger, de viande pour tacos et pitta, « chili sin carne ».

Dans les pizzas, la composition texturée selon l’invention sera particulièrement d’intérêt pour être saupoudrée au-dessus de ladite pizza (« topping » en anglais).

Par industrie alimentaire humaine et animale, on entend également la confiserie industrielle (par exemple chocolat, caramel, bonbons gélifiés), les produits de boulangerie-pâtisserie (par exemple le pain, les brioches, les muffins), l’industrie des analogues de viande et de poisson (par exemple les analogues de saucisses, de steak hachés, de nuggets de poisson, de nuggets de poulet), les analogues de sauces (par exemple bolognaise, mayonnaise), les analogues de produits dérivés du lait (par exemple fromage végétal, lait végétal), les boissons (par exemple boissons riches en protéines, boissons en poudre à reconstituer).

Selon un mode de réalisation particulier, la présente invention est également relative à l’utilisation de la composition de protéines végétales texturées selon l’invention ou susceptible d’être obtenues par le procédé selon l’invention dans la production de protéines texturées par extrusion à destination des domaines de l’alimentation animale et/ou humaine.

L’invention sera mieux comprise à la lecture des exemples non limitatifs ci-dessous.
Brève description des dessins

Fig. 1

montre une image correspondant à une note en microscopie de 5;

Fig. 2

montre une image correspondant à une note en microscopie de 0,5;

Fig. 3

montre un schéma présentant la signification de FT et FL dans le contexte du test d’anisotropie ;

Fig. 4

montre un exemple de structure dite « fragile »;

Exemples

Exemple 1 : Production d’une composition de protéines de légumineuses texturées par voie humide hors invention

On réalise plusieurs mélanges poudres dont les compositions relatives seront donnés dans le tableau ci-dessous.

Afin de réaliser ceux-ci, il sera utilisé les matières premières suivantes, toutes produites par la société ROQUETTE:

NUTRALYS® F85M (isolat de protéines de pois dont la solubilité à pH7 à 20°C est supérieure à 30%, dont la valeur est ici de 47%)
NUTRALYS® B85F (isolat de protéines de pois dont la solubilité à pH7 à 20°C est inférieure à 30%, dont la valeur est ici de 17%)
NUTRALYS® RICE I-850 XF EXP (isolat de protéine de riz dont la solubilité à pH7 à 20°C est inférieure à 30%, dont la valeur est ici de 15%))
Pea Fiber I50M (fibres interne de protéine de pois)
Amidon de pomme de terre (fécule de pomme de terre native)

Ce mélange est introduit par gravité dans un extrudeur LEISTRITZ ZSE 27MAXX de la société LEISTRITZ de puissance moteur égale à 33,8kW et dont la vitesse de rotation maximale atteignable est de 1200 rpm.

Le mélange est introduit avec un débit régulé entre 12 et 14 kg/h. Une quantité entre 14 et 16 kg/h d’eau est également introduite. L’humidité dans l’extrudeuse est ainsi régulée autour de 55% +/- 2%.

La vis d’extrusion est composée d’éléments de convoyage, d’éléments de pétrissage et d’éléments à pas inversé organisés suivant le profil suivant détaillé dans le Tableau 1 ci-dessous :

Eléments	Nom éléments de vis	Type d'éléments de vis
1	GFA-2-20-30 (départ)	convoyage
2	GFF-2-40-30-A	convoyage
3	GFF-2-40-30-M	convoyage
4	GFF-2-40-30-M	convoyage
5	GFF-2-40-30-M	convoyage
6	GFF-2-40-30-M	convoyage
7	GFF-2-40-30-M	convoyage
8	GFF-2-40-30-E	convoyage
9	GFA-2-40-30	convoyage
10	GFA-2-40-30	convoyage
11	GFA-2-40-30	convoyage
12	GFA-2-40-30	convoyage
13	GFA-2-40-30	convoyage
14	GFA-2-40-30	convoyage
15	GFA-2-40-30	convoyage
16	GFA-2-40-30	convoyage
17	GFA-2-30-30	convoyage
18	GFA-2-30-30	convoyage
19	GFA-2-30-30	convoyage
20	GFA-2-40-30	convoyage
21	GFA-2-40-30	convoyage
22	GFA-2-40-30	convoyage
23	GFA-2-30-30	convoyage
24	KB-4-2-15-90	malaxage
25	KB-4-2-15-90	malaxage
26	GFA-2-40-30	convoyage
27	GFA-2-30-30	convoyage
28	GFA-2-30-30	convoyage
29	GFA-2-30-30	convoyage
30	GFA-2-20-30	convoyage
31	KB-4-2-15-30	malaxage
32	KB-4-2-15-90	malaxage
33	GFA-2-20-30-L	pas inverse
34	GFA-2-40-30	convoyage
35	GFA-2-40-30	convoyage
36	GFA-2-30-30	convoyage
37	KB-4-2-15-90	malaxage
38	KB-4-2-15-90	malaxage
39	GFA-2-40-30	convoyage
40	GFA-2-40-30	convoyage
41	GFA-2-30-30	convoyage
42	GFA-2-20-30	convoyage
43	KB-4-2-15-90	malaxage
44	KB-4-2-15-90	malaxage
45	GFA-2-20-30-L	pas inverse
46	GFA-2-20-30	convoyage
47	GFA-2-40-30	convoyage
48	GFA-2-40-30	convoyage
49	GFA-2-20-30	convoyage
50	KB-4-2-15-30	malaxage
51	KB-4-2-15-90	malaxage
52	GFA-2-40-30	convoyage
53	GFA-2-30-30	convoyage
54	GFA-2-30-30	convoyage
55	GFA-2-20-30	convoyage
56	KB-4-2-15-90	malaxage
57	KB-4-2-15-90	malaxage
58	GFA-2-30-30	convoyage
59	GFA-2-20-30	convoyage
60	GFA-2-20-30	convoyage
61	GFA-2-20-30	convoyage

Cette vis d’extrusion est mise en rotation à une vitesse égale à 350 tours/min et envoie le mélange dans une filière. Un profil de température détaillé ci-dessous dans le Tableau 2 (en degré Celsius) est utilisé à l’aide de 15 fourreaux situés autour de l’extrudeuse et pouvant être chauffés :

	Z15	Z14	Z13	Z12	Z11	Z10	Z9	Z8	Z7	Z6	Z5	Z4	Z3	Z2	Z1
Profil T°C	90	120	120	130	115	115	110	90	60	60	60	60	35	35	x

Le produit est dirigé en sortie vers une filière thermorégulée, modèle FDK750 de marque Copérion, comprenant deux modules de longueur 80 cm et de section de passage 50 mm x 15 mm dont le 2^èmemodule est thermorégulée à 30°C.

La protéine texturée ainsi produite est coupée à la sortie de la filière en bandes de 10 cm.

On relève le couple lors de l’extrusion (et on calcule le couple moyen et son écart-type) et à l’aide des données on calcule la SME (énergie mécanique spécifique, en anglais « Specific Mechanical Energy ») à l’aide de la formule ci-dessous (exprimée en kWh/Kg) :

.

Donnée	Origine	Valeur
Coeff rendement	Donnée technique équipement	0,97
P max moteur (kW)	Donnée technique équipement	33,8
Vitesse de vis maximale (rpm)	Donnée technique équipement	1200
Couple (%)	Relevé lors de l’essais	Voir tableau récapitulatif
Vitesse de vis utilisée (rpm)	Variable essais	350 (ou voir tableau récapitulatif)
Débit totale	Variable essais	Voir tableau récapitulatif

Les bandes d’extrusion obtenues sont évaluées de deux manières

Une mesure de l’indice d’anisotropie est tout d’abord réalisée. Des échantillons des bandes d’extrusion après production sont prélevées (coupe (40 x 40 mm), congelées et stockées à -20 °C jusqu'à l'analyse. Après décongélation une nuit à température ambiante, la résistance à la coupe des échantillons a été évaluée à l'aide d'un analyseur de texture TA.XT plus (Stable Micro Systems, Royaume-Uni), avec une lame de couteau plate (A/LKB-F) et en utilisant une cellule de charge de 5 kg de 60 mm de large et 1 mm d'épaisseur. Les paramètres d’analyse sont les suivants : vitesse pré-test = 2 mm/s ,vitesse test = 2 mm/s , vitesse post-test 10 mm/s , déformation = 75%

La résistance à la coupe des échantillons est mesurée dans le sens longitudinal (FL) et dans le sens transversal (FT) par rapport au sens d'écoulement dans le canal de la matrice de refroidissement. (cf )

L’indice d’anisotropie est égal à FT/FL

Une analyse microscopique est également réalisée.

Comme lors du test d’anisotropie, des échantillons des bandes d’extrusion après production sont prélevées (coupe (40 x 40 mm), congelées et stockées à -20 °C jusqu'à l'analyse. Après décongélation une nuit à température ambiante, les échantillons sont découpés de deux manières (transversale et longitudinale), à une taille d’environ 40*10*4 mm. Les échantillons sont observés après 10 minutes de séchage à l'air libre. La capture d'image se fait à l’aide du microscope Keyence VHX-5000, équipé d'un objectif VH-Z20R/W/T réglé sur X30, en mode « assemblage d'images 3D ».

La plage d'observation est définie à l'aide de l'option "Définir une plage" afin que l'échantillon occupe toute la largeur de la plage d'acquisition de l'image.

Les limites min et max de l'axe Z sont également à régler avant acquisition via l'option "Paramétrage de Z". Pour ce faire, il faut baisser l'objectif jusqu'à ce que l'image soit floue : c'est la limite minimale. Puis monter l'objectif, passer par le réglage d’axe Z où la netteté est parfaite et remonter jusqu'à ce que l'image soit à nouveau floue : c'est la limite maximale.

Si l'échantillon n'est pas d'épaisseur uniforme, vérifiez de la même manière au point le plus haut et le plus bas de l'échantillon.

La vitesse d'acquisition est vérifiée en « auto ».

De manière générale, les différents critères observés sur les bandes sont : la fibration (présence de fibres, allongement), la structure (présence de porosité, bande compacte, dense et homogène).

Un score allant de 0 à 5 est donné à l’échantillon selon l’aspect de la fibration (voir et 2 pour des exemples de note de 0,5 et 5).

Le tableau 4 ci-dessous résume les différents essais réalisés ainsi que les résultats obtenus.

Réf	Essai 1	Essai 2	Essai 3	Essai 4	Essai 5	Essai 6	Essai 7	Essai 8
Nutralys® F85M	100	90	90	70	70	92	82	62
Nutralys® BF	0	10	0	0	30	0	10	30
Isolat de protéine de riz	0	0	10	30	0	0	0	0
Fécule native de pomme de terre	0	0	0	0	0	3	3	3
Fibre de pois I50M	0	0	0	0	0	5	5	5
Force de coupe longitudinale FL (en g)	7870	8900	7630	7120	7390	7330	7550	6650
Force de coupe transversale FT (en g)	7500	6330	6040	6410	5800	5900	5990	6060
FT/FL	0.95	0.71	0.79	0.90	0.78	0.80	0.79	0.91
Note observation microscopique	4	5	3	0.5	5	1	5	1
Commentaires	Bonne fibration. Structure atypique	Excellente fibration	Compact	Très compact	Bonne fibration	Très compact	Bonne fibration	Très compact

Le premier contrôle (Essai 1), dont le mélange poudre ne contient qu’un isolat de pois dont la solubilité à pH 7 et 20°C est supérieure à 30% (Nutralys® F85M), est l’essai 1. La fibration est plutôt bonne (score 4) mais la structure est jugée atypique en ce sens qu’elle semble fragile. La présente une structure considérée « fragile » : on voit bien la fibration apparaitre mais on constate également des scissions au sein de la bande provoquant la séparation de celle-ci en plusieurs morceaux. Lors de la manipulation de la bande, cette séparation peut être non désirée.

En ajoutant 10% d’un isolat de pois dont la solubilité à pH 7 et 20°C est inférieure à 30% (essai 2), la fibration est excellente (score 5) et l’indice d’anisotropie (FT/ d’environ 30%. Comme bien connu de la littérature, ceci démontre une meilleure différentiation de la fibration dans le sens longitudinal versus transversal, ce qui est plus proche de la viande. En montant à 30% (Essai 5), la fibration reste bonne mais l’indice d’anisotropie monte légèrement.

En ajoutant 10% d’un isolat de riz dont la solubilité à pH 7 et 20°C est inférieure à 30% (essai 3), la fibration est moins bonne que le contrôle (score 3) et l’indice d’anisotropie (FT/FL) reste élevé. En montant à 30% (Essai 4), les résultats sont encore pires en termes de fibration et d’indice d’anisotropie. Ceci démontre l’importance de l’origine botanique pois de l’isolat dont la solubilité à pH 7 et 20°C est inférieure à 30% pour obtenir l’effet souhaité.

Le second contrôle, dont le mix poudre est un peu plus élaboré en contenant 5% de fibres et 3% d’amidon, est l’essai 6. L’ajout de ces composés provoque un effondrement de la qualité de la fibration (score 1) et de l’indice d’anisotropie (0.95 à 0,80). L’essai 7 démontre une fois de plus que le remplacement de 10% de la protéine par un isolat de pois dont la solubilité à pH 7 et 20°C est inférieure à 30% permet une restauration de la qualité de fibration (score 5) et un meilleur indice d’anisotropie. Par contre, un remplacement de 30% s’avère inefficace.

Claims

Procédé de production d’une composition de protéines végétales comprenant les étapes suivantes :
1) Fourniture d’un mélange comprenant :
- des protéines végétales, préférentiellement des protéines de légumineuses, plus préférentiellement des protéines de pois,
- et un isolat de protéines de pois, ledit isolat ayant une solubilité dans l’eau à pH 7 et 20°C inférieure à 30%,
ledit mélange présentant un ratio en poids sec respectif de la protéine végétale / isolat de protéine de pois allant de 70/30 à 95/5, préférentiellement de 75/25 à 95/5, plus préférentiellement de 80/20 à 95/5, encore plus préférentiellement de 85/15 à 95/5 ;.
2) Texturation dudit mélange obtenu à l’étape 1 par cuisson-extrusion en voie humide.
Procédé selon la revendication 1 dans lequel les protéines végétales sont sélectionnées dans la liste contenant le pois et la féverolle, encore plus préférentiellement le pois.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 2 dans lequel la cuisson-extrusion en voie humide de l’étape 2 est réalisée dans un extrudeur bi-vis.
Composition comprenant des protéines végétales texturées susceptibles d’être obtenues par un procédé de production selon l’une des revendications 1 à 3.
Composition selon la revendication 4 ayant une teneur en protéines de 60% à 80%, préférentiellement de 70% à 80% en poids sec par rapport au poids total de matière sèche de la composition.
Utilisation de la composition de protéines végétales texturées selon les revendications 4 ou 5 ou susceptible d’être obtenue par un procédé de production selon l’une des revendications 1 à 3 dans des applications industrielles telles que l’industrie alimentaire humaine et animale, la pharmacie industrielle ou la cosmétique.
Utilisation selon la revendication 6, pour laquelle l’application industrielle est la production d’analogues de viandes, de poisson.
Utilisation selon la revendication 6, pour laquelle l’application industrielle est la production de sauces, de soupes.
Utilisation selon la revendication 6, pour laquelle l’application industrielle est la production de protéines texturées par cuisson-extrusion à destination des domaines de l’alimentation animale et/ou humaine.