Fonctionnalisation de matrices mixtes lait-légumineuses par fermentation avec des consortia raisonnés de bactéries lactiques

法语. Les protéines végétales sont de plus en plus convoitées dans notre alimentation pour remplacer ou suppléer les protéines d’origine animale. La consommation des légumineuses à graines (plantes riches en protéines) a diminué d’un facteur 5 au cours du XX siècle en France, qui est le plus faible consommateur d’Europe (Champ, Magrini, and Simon 2015). Les légumes secs ont une mauvaise image auprès de nombreux consommateurs qui leur attribuent une mauvaise digestibilité et une difficulté de préparation. C’est dans ce contexte de forte augmentation de la demande en protéines que le challenge de proposer de nouvelles formes plus appétentes pour ces plantes devient intéressant. Un des moyens en essor aujourd’hui passe par la fermentation lactique, dont sont issus des produits du type « yaourt » notamment. Cette fermentation vise à fonctionnaliser les produits en modifiant leurs propriétés rhéologiques, nutritionnelles et sensorielles. La grande majorité des travaux réalisés sont principalement tournés vers le soja et tendent à laisser de côté d’autres légumineuses tout aussi riches et prometteuses, parmi lesquelles se trouve le lupin. Des premiers essais de fermentations ont été faits sur les graines directement et sur de la farine de lupin, et ont donné des résultats encourageants vis-à-vis de l’amélioration de l’acceptabilité du produit auprès des consommateurs (Schindler et al. 2011). Nous sommes cependant loin d’avoir atteint le niveau d’une denrée commercialisable sur le marché européen. En effet, si des produits traditionnels à base de légumineuses fermentées sont largement consommés dans les pays asiatiques (exemple du miso, du tempeh ou du natto), ils ne correspondent pas aux habitudes alimentaires occidentales. Ceci amène à considérer une autre stratégie, premièrement du point de vue du produit et deuxièmement de la méthode de fermentation. Le lait étant le principal objet d’étude du STLO et faisant partie intégrante de notre alimentation quotidienne, il a semblé propice de l’associer au lupin pour augmenter l’acceptabilité de ce dernier. L’aspect bénéfique du lait sur la santé et le fait que ses modes de fermentation soient très étudiés en font un candidat idéal pour cette nouvelle matrice. Pour fonctionnaliser cette nouvelle matrice mixte lait-lupin, Valérie Gagnaire, en partenariat avec deux unités INRA (LISBP et MaIAGE) et Mahendra Mariadassou, statisticien, ont imaginé une démarche d’association raisonnée de souches de bactéries lactiques, appelée consortium, sur base de la complémentarité métabolique entre espèces et souches bactériennes. Plus précisément, l’idée est d’associer au sein du consortium des fonctions clés comme l’activité protéolytique des souches et leur aptitude à fermenter les sources de carbone disponibles dans la matrice mixte. Cette démarche devrait permettre de déterminer comment une augmentation de la diversité bactérienne au sein des consortia augmente leur capacité à être performants sur2une matrice mixte (hydrolyser les sucres d’intérêt et les protéines du mélange) et modifie ses fonctionnalités. L’hypothèse sous-jacente est que la fermentation est améliorée lorsque les souches au sein d’un même milieu sont capables de coopérer grâce à leur complémentarité phénotypique.Pour former ces différents consortia, un premier criblage a été réalisé sur des lactobacilles disponibles au CIRM-BIA et des lactocoques du LISBP de Toulouse sur leur capacité à hydrolyser les sucres présents dans le mélange ainsi que leur capacité à dégrader soit les protéines du lupin, soit les caséines du lait. Les bactéries lactiques ont été choisies pour réaliser les fermentations car elles sont connues de longue date pour jouer un rôle clé dans la fermentation du lait et des végétaux (Tamang, Watanabe, and Holzapfel 2016). Les criblages ont permis de regrouper les souches en différents groupes appelés clusters, chaque cluster étant composé de souches ayant les mêmes caractéristiques métaboliques. A partir de là, nous avons associé des souches de différents clusters pour composer les différents consortia bactériens sur la complémentarité de leur phénotype. Cette étape nous a permis de former 3 consortia distincts, chacun composé de plusieurs souches appartenant à plusieurs clusters. Les souches ont été sélectionnées par tirage aléatoire dans chaque cluster, et trois tirages ont été réalisés pour l’ensemble des expériences. Un total de 9 consortia a donc été testé. La figure 1 ci-après reprend schématiquement le principe des associations et la formation de ces 9 consortia. Le pH a été mesuré et la population bactérienne dénombrée pour suivre les fermentations. Des mesures de protéolyse et des dosages de sucres et d’acides aminés libres pré- et post-fermentation ont été également effectués pour évaluer les différences entre les produits de fermentations selon le consortium bactérien ensemencé. Toutes les souches ont également été testées en culture pure en comparaison sur la matrice mixte.Une première partie de ce rapport présente l’INRA et le laboratoire. La seconde partie présente l’état de l’art sur le sujet. La troisième partie détaille le matériel et les méthodes utilisées tout au long du projet. Enfin, la dernière partie détaille et discute les résultats obtenus.