Pilotage des voies de transformation enzymatique des protéines végétales pour maîtriser l’obtention d’ingrédients à fonctionnalités calibrées – PROSPER

Les protéines végétales, notamment issues de tourteaux d’oléo-protéagineux, sont des ressources renouvelables prometteuses d’ingrédients texturants pour des matrices alimentaires et cosmétiques. Elles permettent de s’affranchir des produits pétro-sourcés en cosmétique, et de renforcer l’utilisation des protéines animales en alimentaire, répondant à des enjeux socio-économiques majeurs. Toutefois, elles présentent des performances insuffisantes comparativement aux produits actuels. Les limitations de fonctionnalités des protéines végétales représentent à l’heure actuelle un frein important à leur valorisation industrielle, qui doivent être améliorées pour atteindre les standards de qualité des protéines animales et des molécules de synthèse. Des procédés de transformation enzymatique peuvent être mis en œuvre sur des isolats protéiques pour améliorer leurs propriétés fonctionnelles. Parmi ces procédés, la protéolyse et la réticulation enzymatique sont les voies les plus envisageables, durables et compatibles pour l’utilisation des protéines végétales dans les industries cosmétiques et alimentaires. Néanmoins, la compréhension et la maîtrise de l’obtention de produits protéiques fonctionnels par ces deux procédés sont limités par le manque de connaissances des relations entre les caractéristiques des produits et leurs propriétés. Par ailleurs, la mise en œuvre de ces procédés résulte de démarches expérimentales lourdes et empiriques, aboutissant à des voies de production non optimales vis-à-vis des critères technico-économiques (coût, durée de production) et environnementaux industriels.
Le projet PROSPER a pour objectif principal de développer une méthodologie générique d’obtention d’ingrédients protéiques d’origine végétale "sur mesure" pour des applications ciblées en alimentaire et cosmétique, par la maîtrise de procédés de transformation enzymatique. Il a pour vocation de permettre (i) une amélioration du niveau de compréhension de la relation propriétés produits-fonctionnalités ; (ii) une plus large utilisation des protéines végétales en tant qu’ingrédients fonctionnels ; (iii) une innovation technologique pour l’amélioration des fonctionnalités des protéines et ouvrir de nouveaux champs applicatifs.
Pour répondre à cet objectif, une stratégie originale de génie des produits sera appliquée, articulée autour de quatre grandes tâches. Des outils analytiques fiables pour la caractérisation des produits obtenus et le suivi des procédés de protéolyse et réticulation enzymatique seront développés dans un premier temps. Puis, la méthodologie ambitionne d’associer les caractéristiques des produits obtenus à des propriétés fonctionnelles d’intérêt à l’aide de méthodes de machine learning supervisées. Dans un troisième temps, des relations pourront être établies entre les caractéristiques des produits et un paramètre de suivi cinétique du procédé, comme critère représentatif d’une fonctionnalité ciblée. Des outils de modélisation / simulation des procédés de transformation enzymatique, basés sur des régressions de données expérimentales, seront développés. Les modèles obtenus seront couplés aux corrélations établies pour explorer numériquement l’influence de jeux de conditions opératoires sur les fonctionnalités ciblées, et permettre ainsi d’identifier de manière rationnelle les voies de production originales d’un produit à une fonctionnalité ciblée. Puis, dans un dernier temps, ces modèles seront associés à des outils d’optimisation multicritères et de génie décisionnel, afin d’établir l’optimum de fonctionnement de ces voies de transformation sur des critères technico-économiques et d’analyser ces voies vis-à-vis de leurs impacts environnementaux par des études d’analyse de cycle de vie.