Optimisation technologique et nutritionnelle pour la production de protéines d'oléagineux hautement digestibles chez l'Homme – ProDige

(1) Les procédés d’extraction et de purification seront optimisés pour maximiser le rendement, éliminer les composés indésirables qui limiteraient leur intérêt en alimentation humaine et limiter les volumes d’effluents pour répondre aux enjeux de durabilité. (2) Des essais d’enrichissement d’aliments seront réalisés afin d’obtenir des produits de bonne acceptabilité et pouvant être produits à l’échelle industrielle. (3) La qualité protéique de ces aliments sera mesurée in vivo chez l’Homme par une nouvelle méthode isotopique de détermination de la biodisponibilité des AA. Cette méthode a été proposée par un comité d’experts de la FAO mais n’a pas encore été développée. Le principe est de mélanger dans un repas expérimental les protéines d’oléagineux marquées avec du 2H (par l’eau deutérée) et/ou du 15N (par un fertilisant 15N) et une protéine standard marquée au 13C (protéine d’algue). Les rapports 15N/13C ou 2H/13C des AA du sang seront comparés à ceux du repas et une modification de ces rapports par rapport à ceux du repas reflètera une modification de la biodisponibilité des AA. Cette méthode sera développée chez le rat puis chez des sujets sains munis de sondes iléales. Dans ces deux modèles, les résultats seront confrontés à la méthode directe de mesure dans les digesta. Ce projet inclue un travail en amont pour optimiser les procédés d’extraction et de purification des protéines, marquer intrinsèquement ces protéines avec des isotopes stables et formuler des aliments enrichis en ces protéines. Des repas expérimentaux enrichis en protéines marquées seront ainsi produits et leur qualité nutritionnelle déterminée in vivo.

Marquage des plantes:
Le marquage du colza et du tournesol avec du 15N et 2H a été réalisé.
Le marquage pilote du tournesol en serres a donné de bons résultats, avec un bon rendement et de bons enrichissements isotopiques. Le marquage du tournesol en plein champ n'a pas permis une bonne incorporation du 2H. En revanche, la production est conforme à l'attendu, et l'enrichissement en 15N acceptable. Le colza a été marqué en pots. Si les enrichissements isotopiques sont acceptables, la production a été très largement inférieure à la prévision.
Production des isolats:
L'optimisation des conditions d'extraction et de purification des protéines de tournesol et de colza a été réalisée. Les jeux de paramètres optimaux ont été trouvés. Les isolats de tournesol marqué ont été produits.
Des travaux préliminaires ont été réalisés pour la deshuilation du lin. Des difficultés pour la purification sont rencontrées en raison du taux de mucilages.
Fabrication de biscuits:
Des biscuits de bon niveau d'acceptabilité ont été obtenus avec des taux d'incorporation de 15% d'isolat de tournesol et de colza.
Etudes in vivo
La biodisponibilité des acides aminés du tournesol a été mesurée chez le rat. La digestibilité protéique est de 94 % avec le 15N et de 96 % avec le 2H. Les biodisponibilités des acides aminés indispensables obtenues avec le 15N varient entre 94.2 % pour la valine et 96 % pour la méthionine. Les valeurs obtenues avec le 2H sont cohérentes mais supérieures d'environ 2%, comme pour la disgestibilité globale. Le DIAAS est de 0.93 pour la lysine, soit une légère déficience en cet acide aminé, et supérieur à 1 pour tous les autres acides aminés. Les mesures isotopiques dans les acides aminés sanguis ont été réalisées à 3h et 6h après le repas. L'analyse des données est en cours.

Les principales perspectives sur la durée restante du projet sont:

* Optimiser la production d'isolats du lin
* Marquer le lin en azote 15N seulement. Le marquage au deutérium en plein champ s'est avéré infructueux,
* Produire les isolats de colza et de lin marqués
* Fabriquer les biscuits avec les isolats marqués
* Démarrer les explorations in vivo chez l'Homme. Le protocole a obtenu l'avis favorable du CPP SudMed4 et l'autorisation de l'ANSM.

Poster:
Romain Tessier, Nadezda Khodorova, Juliane Calvez, Julien Piedcoq, Romain Kapel, Francis Cacérès, Aurélie Dinar, Daniel Tomé, Claire Gaudichon. Digestive bioavailability of spirulina and sunflower proteins and amino acids in a rat model. 2nd Conference on Food Bioactives & Health, 26-28 September 2018, Lisbon.

La production de sources protéiques de bonne qualité est nécessaire pour satisfaire la demande mondiale en protéines. Les protéines d’oléagineux sont intéressantes du fait de leur composition équilibrée en acides aminés (AA) et de l’importance des surfaces allouées à ces cultures en France, notamment pour le colza et le tournesol. Nous souhaitons étudier leur potentiel, ainsi que celui du lin dont les débouchés se diversifient, à soutenir la demande en protéines de bonne qualité. Plusieurs verrous doivent être levés. Sur le plan technologique, leurs procédés d’extraction et de purification ne sont pas optimaux et leur utilisation dans des aliments est très limitée. Par ailleurs, il existe très peu de données chez l’Homme sur leur qualité nutritionnelle. Notre projet propose de lever ces verrous en 3 étapes connexes. (1) Les procédés d’extraction et de purification seront optimisés pour maximiser le rendement, éliminer les composés indésirables qui limiteraient leur intérêt en alimentation humaine et limiter les volumes d’effluents pour répondre aux enjeux de durabilité. (2) Des essais d’enrichissement d’aliments seront réalisés afin d’obtenir des produits de bonne acceptabilité et pouvant être produits à l’échelle industrielle. (3) La qualité protéique de ces aliments sera mesurée in vivo chez l’Homme par une nouvelle méthode isotopique de détermination de la biodisponibilité des AA. Cette méthode a été proposée par un comité d’experts de la FAO mais n’a pas encore été développée. Le principe est de mélanger dans un repas expérimental les protéines d’oléagineux marquées avec du 2H (par l’eau deutérée) et/ou du 15N (par un fertilisant 15N) et une protéine standard marquée au 13C (protéine d’algue). Les rapports 15N/13C ou 2H/13C des AA du sang seront comparés à ceux du repas et une modification de ces rapports par rapport à ceux du repas reflètera une modification de la biodisponibilité des AA. Cette méthode sera développée chez le rat puis chez des sujets iléostomisés. Dans ces deux modèles, les résultats seront confrontés à la méthode directe de mesure dans les digesta. Ce projet inclue un travail en amont pour optimiser les procédés d’extraction et de purification des protéines, marquer intrinsèquement ces protéines avec des isotopes stables et formuler des aliments enrichis en ces protéines. Des repas expérimentaux enrichis en protéines marquées seront ainsi produits et leur qualité nutritionnelle déterminée in vivo. Ce projet apportera la première validation de cette méthode non invasive ainsi que les premières données de biodisponibilité des AA du colza, du tournesol et du lin. Le consortium apporte des expertises complémentaires nécessaires au projet : l’agronomie des oléagineux (Terres Inovia), la production d’ingrédients d’oléagineux (Avril), la biochimie et technologie des protéines végétales (LRGP) et la qualité protéique in vivo (PNCA). Ce projet produira des données nouvelles sur les procédés d’extraction des protéines d’oléagineux, sur leur durabilité et leur intérêt pour l’alimentation humaine. Cela favorisera l’émergence de nouveaux débouchés pour la valorisation de ces protéines en alimentation humaine et pourra contribuer à la diversification des cultures. L’enjeu est important car la production du colza et du tournesol représentent 1,2 millions de tonnes de protéines en France. Ce projet fournira des éléments clés sur la faisabilité de la valorisation de ces sources protéiques abondantes en France et en Europe pour la production d’aliments pour l’Homme.