Étude de la composition biochimique et de la physico-chimie d’un modèle alimentaire à base de protéines de Parkia biglobosa

In West Africa, the seed of the cowpea (Parkia biglobosa) is used in traditional pharmacopoeia and especially in human food as a condiment. This legume is very rich in proteins and lipids and remains a poorly exploited source of protein. Our thesis focuses on the valorization of Néré seeds for the development of new protein-rich products of plant origin as an alternative to the use of soybean as a basic ingredient. The objectives were : (i)biochemical and physicochemical characterization of protein isolates from Néré seed flour according to the extraction process, (ii) selection of proteolytic lactic acid bacteria capable of fermenting Néré juice, reducing anti-nutritional factors in order to increase nutrient bioavailability, (iii) obtaining a protein-rich food model.From Nere seed meal, protein extraction yields by aqueous solution extraction were determined as a function of pH, ionic strength and the presence of fat. The isolated proteins showed maximum solubility at low pH 2-3 and high pH 8-10. The protein profile by SDS-PAGE is similar to that of other seed legumes: albumins, globulins and their subunits.The effects of the use of Lactobacillus plantarum strains on the reduction of anti-nutritional factors and the improvement of protein digestibility in raw and fermented Nerea seed juice were studied. Heat treatment considerably reduces anti-nutritional factors such as phytates, tannins, trypsin inhibitors. All strains of Lactobacillus plantarum used improved protein digestibility (in vitro) and contributed, in a variable way, to the reduction of anti-nutritional factors contents.The thermal gelability of the protein isolates of albumins and globulins of cowpea was determined as a function of pH. At pH 7, the minimum concentration for thermal gel formation is between 100-120g/l. It appears that the development of a food model from protein isolates is not well suited to West Africa, as it seems preferable to limit protein losses in a long separation/purification process of protein fractions. Thus, a model was developed to maximize the use of the proteins available in the Néré seed. Based on the soybean tofu technique, Nere and soybean juices were heat treated in the presence of bivalent salts (MgCl2 and CaCl2) at different concentrations. Tofu samples prepared with 20 and 40 mM concentrations of MgCl2 and CaCl2, respectively, showed significant coagulum and resulted in a "firm" type of tofu. Uni-axial compression analysis revealed that the hardness and cohesion of the samples were a function of the nature and concentration of divalent salts, while adhesion was not significantly affected. The rheology at imposed stress allowed to observe a predominance of the elastic character over the viscous character. The best combination resulted in a Néré tofu with a dry matter content of 30.9% and protein contents of 13% and 7.2%.The work of this thesis shows a way to valorize the nutritional potential of this tropical legume and to develop food products such as beverages and tofu for human consumption in Africa.En Afrique de l’ouest, la graine du Néré (Parkia biglobosa) est utilisée en pharmacopée traditionnelle et surtout en alimentation humaine sous forme d’un condiment. Cette légumineuse très riche en protéines et en lipides demeure une source de protéines encore mal exploitée. Notre thèse porte sur la valorisation des graines du Néré pour le développement de nouveaux produits riches en protéines d’origine végétale comme alternative à l’usage du soja comme ingrédient de base. Les objectifs visés ont été : (i)la caractérisation biochimique et physico-chimique d’isolats protéiques issus de farine de graines de Néré en fonction du procédé d’extraction, (ii) la sélection de bactéries lactiques protéolytiques capables de fermenter le jus de Néré, réduire les facteurs antinutritionnels afin d’accroître la biodisponibilité des nutriments, (iii) obtention d’un modèle alimentaire riche en protéines.A partir d’une farine de graines de Néré, les rendements d’extraction en protéines par extraction en solution aqueuse ont été déterminés en fonction du pH, de la force ionique et de la présence de la matière grasse. Les protéines isolées présentent une solubilité maximale à pH bas 2-3 et pH élevé 8-10. Le profil des protéines par SDS-PAGE est similaire à celui d’autres légumineuses à graines : albumines, globulines et leurs sous-unités.Les effets de l’utilisation de souches de Lactobacillus plantarum sur la réduction des facteurs antinutritionnels et l’amélioration de la digestibilité des protéines contenues dans le jus cru et fermenté de la graine du Néré ont été étudiés. Le traitement thermique réduit considérablement les facteurs antinutritionnels comme les phytates, les tanins, les inhibiteurs de la trypsine. Toutes les souches de Lactobacillus plantarum utilisées ont amélioré la digestibilité des protéines (in vitro) et contribué, de façon variable, à la réduction des teneurs en facteurs antinutritionnels.L’aptitude à la gélification thermique des isolats protéiques d’albumines et globulines du Néré a été déterminée en fonction du pH. A pH 7, la concentration minimale pour la formation de gel thermique est comprise entre 100-120g/l. Il apparait que le développement d’un modèle alimentaire à partir d’isolats de protéines est peu adapté à l’Afrique de l’ouest, car il semble préférable de limiter les pertes de protéines dans un long processus de séparation/purification des fractions protéiques. Ainsi un modèle permettant de maximiser l’utilisation des protéines disponibles dans la graine de Néré a été mis en place. Sur la base de la technique du tofu de soja, des jus de Néré et de soja ont subi un traitement thermique en présence de sels bivalents (MgCl2 et CaCl2) à différentes concentrations. Les échantillons de tofu préparés avec les concentrations 20 et 40 mM de MgCl2 et CaCl2 respectivement, présentaient un coagulum important et permettaient l’obtention d’un type de tofu « ferme ». L'analyse en compression uni-axiale a révélé que la dureté et la cohésion des échantillons sont fonction de la nature et la concentration en sels bivalents, tandis que l’adhésion n'est pas affectée de manière significative. La rhéologie à contrainte imposée a permis d’observer une prédominance du caractère élastique sur le caractère visqueux. La meilleure combinaison a permis d’obtenir un tofu de Néré avec une matière sèche de 30,9 % et des teneurs de 13 % en protéines et 7,2 % en matière grasse.Les travaux de cette thèse montrent une voie de valorisation des potentialités nutritionnelles de cette légumineuse tropicale et de développement de produits alimentaires de type boisson et tofu destinés à l’alimentation humaine en Afrique