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903Z
La présente invention se rapporte à un procédé de
préparation d'un extrait protéique végétal tei que ceux qui
sont connus sous le nom d'isolats (au moins 85 a 90~ de
protéines) ou de concentrats (70% de protéines).
Pour obtenir un extrait riche en protéine végétale'
(isolat ou concentrat) les graines ou autres éléments végétaux
sont broyés pour obtenir une farine'; si préalablement les
graines'ont éte traitées à l'aide d'un solvant des graisse,s,
l'hexane par exemple, on obtient une farine " dégraissée'l .
Pour obtenir un isolat, la farine degraissée ou pas
est mise en contact, soit avec un milieu alcalin (pH = 7 à 14),
soit avec un milieu acide.(p~I = 1 a 3,5)~ Le xésidu insoluble
est séparé, lavé, et les eaux de lavage mélangées à la ~raction
soluble. Cette fraction est alors neutralisée jusqu'au pH
isoélectrique de la protéine qui, dans ces conditions, préci-
pite avec un bon rendement et une bonne spécificité: pour le
soja par exemple, traité par un milieu alcalin de pH = 8 et
précipite a pH = 4,5, environ 80 a 90% de la protéine solubi-
lisée sont récuperés dans l'isolat qui a alors une teneur en
protéines de 85 a 90% sur matière seche au moins. Le reste de
la matiare sèche est composé de carbohydrates solubles, de
sels et de composés organiques li.ésaux protéines. Parmi
ceux~ci l'ac.ide phytique (acide myo-inositol hexaphosphorique~
représente 1,5 a 2% de la matière sèche.
Pour obtenir un concentrat, un procéde conslste a
laver la farine degraissée a~ec de l'eau ou une solution
aqueuse au pH isoélectrique et a séparer le résidu riche
en protéine du surnageant. ~a matiere seche de ce résidu
se compose de 70% de protéine, et de 20% de polysaccharides
insolubles ainsi que de sels et de composés organiques
parmi lesquels 1,2 a 1,7% d'acide phytique.
La fraction protéique contient encore, dans les deu~
. - 1 -
Z003Z ;;.
cas, des protéines biologiques actives, dont entre autres
l'inhibiteur de la trypsine, en quantité non négligeable.
Or la présence de ces deux composés, acide phytique
et inhibi~eur de la trypsine a un effet négatif sur la valeur
nutritionnelle de l'extrait protéique. En effet, l'inhibiteur
de la trypsine peut être la cause d'une hypertrophie du
pancréas, et il peut être également responsable de la diminu-
tion de la vitesse de croissance du jeune rat. L'acide phytique
de son côté est capable de former des complexes avec de
nombreux cations métalliques essentiels a la vie, tels le
calcium, le fer, le magnesium, le zinc et réduit leur disponi-
bilité et leur résorption dans l'intestin.
L'invention minimise ces inconvenients car elle
permet, de facon particulièrement simple et elegante la
préparation d'extraits proteiques végetaux pauvres a la fois
en acide phytique et en inhibiteur de la trypsine ainsi qu'en
oligosaccharides. Elle a trait a un procédé de préparation
d'un tel extrait dont:
- un premier mode d'éxécution, plus particulièrement
destiné a l'obtention des isolats, consiste a mettre en suspen-
SiOII dans un milieu alcalin ayant un pH compris entre 7 et 1
ou dans un milieu acide ayant un pH compris entre 1 et 3,5,
une Earine végétale, puis, à partir de la fraction soluble
obtenue, a précipiter l'extrait protéique et a l'isoler du
milieu de précipitation; ce mode d'exécution est caractérisé
par le fait que l'extrait protéique est précipité à une valeur
de pH comprise dans la gamme définie comme suit par rapport
au pH isoélectrique désigné par le sigle " ISO 1l :
ISO ~ 0,5 < pH < ISO + 1,2
- un second mode d'exécution consiste a laver a
l'aide d'un milieu aqueux une farine, un concentrat ou un
isolat et, apres séparation des eaux de lavage, à recueillir
03;~
la fraction insoluble, laquelle constitue l'extrait protéique
vegetal; ce mode d'execution est caracterise par le fait
que le milieu aqueux a un pH compris dans la gamme definie
ci-dessus. On obtient ainsi comme extrait proteique, un
concentrat ou un isolat appauvri en acide phytique et en
inhibiteur de la trypsine, selon que la matière de depart
soumise au lavage est une farine ou un concentrat, respective-
ment un isolat.
En d'autres termes, le procede selon l'invention
se distingue de procedés classiques en:ce que le pH de ~ravail
n'est pas le pH isoelectrique, mais un pH sensiblement supe-
rieur, ce qui se traduit par un tres leger abaissement du
rendement quantitatif, c'est a-dire de la quantité de proté-
ines récuperee, mais ce qui est largement compensé, et au
dela, par l'augmentation spectaculaire de la qualité desdites
pxoteines.
Par pH isoelectrique " ISO" , il faut entendre le
pH isoelectrique de la proteine consideree; en pratique~
puisqu'il s'agit d'un melange de proteines, " ISO" désigne
le pH isoélectrique moyen tel qu'il est repere par le minimum
de solubilite. Ce pH se situe vers 4,S pour la plupart des
proteines vegetales b~utes (soja, coton par exemple), c'est~
a dire n'ayant subi aucun txaitement particulier autre que
la sol.ubilisation. La gamme de pH consideree s'étend alors
de 5,0 a 5,7 et de préférence de S,3 a 5,5.
On a ainsi constaté que dlune façon générale le
rendement quantitatif etait diminué de 10 a 20~, mais que
les teneurs en acide phytique et en inhibiteur de la trypsina
etaient réduites par un facteur 2 à 4,.dependant du pH
employe. La teneur en oligosaccharides est egalement reduite.
-- 3 --
-- 4 --
032
Mentionnons ici que de~ extraits protéiques pauvres
en l'un au molns de ces substances indésixables ont dej~ éte
obtenus, mais au prlx de traitements enz~matiques ou techno~
logiques complexes comme llultrafiltxation par exemple, ou
encore moyennant l'incubation de la mati~ère premiere pendant
de longues périodes à des temperatures supérieures ~ la tem-
pérature ambiante~ Le contraste est donc grand avec la simpli-
ci~e du procêdé selon l'invention.
Ainsi qllQ cela est bien connu~ les matières végetales
à partir desquelles on peut tirer des ext~aits protéiques de
valeur sont des plantes telles ~ua le soja, le tournesol, le
mafs, la févérole, la f~.ve de Lima, le ricin, le coton, le
croton, le lupin, le sésame, l'arachide, le pois à vaches
(vi~na 8in~nsis~ ~ le pois chiche, etc., et d'une fa~on géné-
lS r~le les légumlneuses et les oléagineux. Quant aux farines,
de p.réference degraissées,.utilis~ees a titre de produit de
depart, elles ont été définies plus haut dans la partie
introductive de cet exposé ! de mâme que les concentrats
ou isolats des~.ines à 8tre traités par lavage. Rappelons que
ces dexniers sont traditionnellament obtenus au p~ isoélectrique.
Le pH ~ui doit être compris entre ISn ~ 0,5 et
IS0 ~ 1,2~de préférence entre IS0 ~ 0,8 et IS0 ~ l,O,peut
etre ajusté par tout réactif approprie, par exemple l'acide
Ghlorhydrique, phosphorique, les tampons acetates, ou bien
2$ la soude, la potasse ou les tampons carbonates, selon les cas;
le pH est l'~l~ment det~rminant qui ~ermet tout à la fois
d'obtenir l'extrait protéique d~siré en quantité et qualite.
Pour le soja par exemple, en dessous de 5~0, les teneurs en
acide phytiqwe et en inhibiteur de la trypsine ne sont guere
abaissees; au delà de 5,7, les pertes quantitatives devien-
nent par trop importantes et les taux d'inhibiteur de la
trypsine redeviennent defavorables.
~ ' :
~1~0~
La mise en oeuvre du procede selon l'invention
ne demande aucune installation speciale, ni aucun r~actif
ou traitement co~teux, ni aucune modification des lignes
de production existantes.
Les s~parations enkre fractions solubles et insolubles
peuvent ëtre conduites de façon classique par filtxation,
decantation, centxifugation ou toute autre technique~
Bien entendu~ les ractions insolubles obtenues peuvent etre
lavees a l'eau ou, avantageusement, avec une solution a~ueuse
ayant un pH comprls entre ISO ~ 0,5 et ISO ~ 112~
Les extraits protéiques peuv~nt être utilises tels
guels ou après neutralisation, s'il y a lieu apres standardi-
sation de leur composition. Ils peuvent etre egalement séchés
(atomisation, lyophilisation, etc.). Ils trouvent une utilisa-
tion dans l'alimentation, particulierement dans l'alimentation
humaine, en di~tétique notamment. Leur ~aleur nutritive est
notablement ameliorée.
Les exemples suivants illustrent la mise en oeuvre
du procede selon l'invention, dans ses deux modes d'exécution.
Dans c~s exemples, les pourcentages sonk exprimes en valeur
ponderale, les valeurs selon l'invention etant reperées par
un "*" dans les tableaux de comparaison.
E x e m p 1 e
_____
Concentrats de soja
~5 A partir d'une farine de soja depellicule et degraissé,
on prépare des concentrats par suspension de cette farine dans
de lleau ~ raison de 100 g de ~arine dans 1900 g d'eau distil-
lee. On agite cette suspension ~ temperature ambiante pendant
1 heure, pU.i5 on prelave 6 fractions egales de 300 g chacune,
dont on ajuste le pH au moyen d'acide chlorhydrique aux pH 4,5, 5,0
5 ~ 3 r 5,5, 5,7 et 6,0~ Ces fractions sont alors centrifugées
, :
`(\ ~.~LZ~ 3~
à 3000 g pendant 15 minutes, et les culots de centri~ugation
sont séchés par lyophilisation. La quantité et la composit~on
de ces fractions sechées sont prés~ntees dans le tableau ci-
dessous.
Quantité de produit de départ : 15 g par essai
- pH atteint après * * * *
acidi~ica~ion4,5 5,0 5,3 5,5 5,7 6,0
quantité de
produit séché10,4 g lO,O g 9,7 g 9,2 g 3,5 g 7,3 g
- ~uantité d'azote1,22 g 1~18 g 1,16 g 1~10 g 1,00 g O,57 g
lO- taux de proteine 73,0% 73,7~ 74,3~ 74,3~ 73,7~ 48,8%
- taux d'acide
phytique 1,49~ 0,97~ 0,75% 0,67~ 0,~4% .0,50%
- taux d'inhibiteur
de la trypsine
(unités arbitrai- . ~ .
res par mg
d'azote~ 370 Z95 225 l85 190 244
, Il est clair que les concentrats prépares à un pH '~
compris entre 5,0 et 5,7 sont meilleurs que celui préparé a
pH 4,5, sans que la perte de rendement ne devienne insupportable
comme a pH 6,0
E x e m p 1 e 2
Isolats de soja (par lavage) et Concentrat.s de soja
On soumet 10 g des produits ci-apres a un lavage
par de lleau a pH 5,5 a raison de 25 a 100 g d'eau pour 5 g
de prodult. La suspension ainsi obtenue est centrifugée a
3000 g pendant 15 minutes; l'insolub1e est recueilli et sechë.
3Z
Poids de pro- Taux d'acide phytique
E~duits duit insol~letaux de - -
de d~part obtenu proteine obt~nu au dép~t
. . .v, . . ~ . .
isolat ~ri-
mental (pH 4,5) 8,95 g 96~9% 1,20% 1,a4%
isolat ~er-
cial
( ~ Pr ~ ne R) 8,5 g 95,0% 1,13% 1,4096
Conoen~r.at
e~p~r~mental
(pH 4,5) 8,83 g 66,5% 0,89~ 1,31%
ConcQn~rat
ca rr~rcial
( ~) Danpro H) 8,6 g 75,0~ 1,17% 1,78%
~_ . . ~
E x e xn p 1 e 3
_~,
Isolats de soja (par precipitation)
A partir d'une farine de soja depelllculé et degraisse,
on pr~pare des isolats co~ne suit : on met en suspension 100 g
de farine dans 1900 g d'eau, puis on ajuste le p~ à 8,0 au
moyen de soude. On centrifuge cette suspension pendant 15 minu-
tes ~ 3000 c~ pour obtenir 1740 g de solution contenant 90
des prot~ines de la fari.ne. On prépare alors 6 fractions iden~
tiques de 230 g, dont on préclpite les prot.eines par addition
d'acide chlorhydri~ue jusqu'aux pH suivants : ~,5, 5,0, 5,3,
5,5, 5/7 et 6,0. Ces fractions sont alors centrifugees 3000 g
pendant 15 minutes, les culots de centrifugation sont recup~r~s
et s~ches par lyophilisa~ion. Les resultats sont pr~sent~s
comme dans l'exemple 1.
.
:
.,
'
3~2
Quantite de produit de départ : 16 g par essai
- pH atteint après *. * * *
acidification 4,5 5,0 5,3 5,5 5,7 6,0
- quantite de
produit seché 6,25 g 6,15 ~ 5,5 g 5,25 g 5,1 g 1,55 g
- quantite d'azote 0,92 g 0,90 g 0,82g 0,76 g 0,72g 0l20 g
- taux de protéine 92,0 % 91,~ ~ 93,2~ 90,5 % 83,3~ 80,6 %
- taux d'acide
phytique 2~03 ~ 1,14 % 0,82% 0,68 % 0,58% 0/76 %
- taux d'inhibi-
teur de la
trypsine
(unites arbi-
traires par
mg d!azote) 375 225 205 155 160 190
_. _ . ~
On note egalement la qualite des isolats obtenus
entre pH 5,0 et 5,7, comme pour les concentrats de l'exemple 1.
E x e m 1 e s 4
P . _.
O Isolats de so~a, sesame, arachide et pois chiches (par préci-
pitation
a) une farine de soja dégraissee commerciale (
20 Baker's Nutrisoy, de Archer Daniel Midlands?, peu traitee
prealabl.ement pour la chaleur, et possédant de ce fait un
index de solubilite de l'azote élevé, est mise en suspension
a pH 8,0 a .raison de 60 g de farine pour 540 g d'eau. Apres
élimination de la partie insoluble par centrifugation, la
moitie du surnageant est acidifié a pH 4,5 et l'autre moitie
a pH 5,5.
b) Le même procédé appliqué a une autre farine de
soja dégraissee commerciale ( ~ Soyafluff 200W de Central
Soya). Les resultats sont qualitativement identiques a ceux
30 de l'exemple 3a, mais le fait que ladite farine ait été
traitee plus fortement par la chaleur conduit a des rendements
quantitati.fs plus faihles.
- 8 -
2~1~3~
c) Le procédé en question est aussi appliqué a
une farine de sesame. L'abaissement du taux d'acide phytique;
est manifeste, malgre la tres faible solubilite de la mati re
première. --------- -- ~- ~~`~
.. _ . .... . _ . .. . _ .,, .. _ ~ , . . . _ _ . _ .. .. . _ _ .. _ _ . _ _ . .... ..... _
2~9~3~
d) Le proc~de est également appliqu~ avec ~ucces
a une farine d'arachide degraissee. La quantit~ de prot~lne
r~cupér~e est dans ce cas la même ~ l'un et l'autre pH.
e~ Le ~roc~de est ~galement mis en oeuvre ~ l'aide
des pois chiches moulus; l'abaissement de la teneur en acide
phyti~ue est 1~ aussi indiscutable.
* *
Exemples produit proteine teneur prot~ine ten~ur
de d~part precipitee en acide precipitée en acidR
à pH 4,5 phytlgue ~ p~ 5,5 phytique
4a ~akers~utrisoy 8,3 g2,2% 6,4 g 0,77%
4b Soyafluf 20~W6,4 g 2,2% 4,5 g 0,88%
4c S~same 1,1~ g 2,9~1,05 g- 0,86%
4d Arachide 13,4 g 1,6~13t6 g 0,70%
4e Poids chiches3,5 g 1,5% 3,0 g 0,44
E x e m p 1 e 5
Isolats de soja (par preclpltation)
5 kg de ~arine de soja degraiss~e,.sont mls en
suspensicn dans 95 kg d'eau, puis le pH est ajuste à une valeur
de 8,2 et la raction i.nsoluble est sëparee par centrifugation
dans une machine de la maison Alfa-Laval. Le ~us recolt~, qui.
contlent 85% de la matière azotée totale du soja est alors
acidlfi~ ~ pH 5,5, brasse pour faciliter la pr~cipitation et
centrifuge dans la m~me machine ~ue ci-dessusO Le residu est
r~cup~re et s~éch~ par lyophilisation. On obtient ainsi 1,55 kg
d'isolat a 92,9 ~ de proteine, soit 66% de la mati~re azot~e
totale du soja. Cet isolat contient 0/61~ d'acide phytique,
et 96 unites d'lnhibiteur de la trypsine (mesur~ selon Kakade
et coll. t Cereal Ch~mr 51r 376 (1974~ par mg d'azote.
:
03Z
-- 10 --
Son PER (pro~ein e~iciency ratio, ou coe~ficlent
d'~fflcacit~ protéi~ue, par rapport a un standard de cas~in~
~e PER = 3,2) est de 2,18, valeur qui passe ~ 2066 apr~s un
traitement thermi~ue de 10 mn ~ 100C~
A titre de comparaison, un isolat pr~par~ dans des
conditions identiques par acidification ~ pH 4,5 donne 2,26 kg
de proteine, soit 78~ de la mati~ré azotee du soja. Il contient
1,8~ d'acide phytique et 3S0 unites d'inh~biteur de la txypsine
(selon Kakade et coll.~ par mg d'azote. 5On PER n'est ~ue de
1,66, et après un traitement thermique de 10 mn à 100 C, 11
ne d~passe pas 2,11.
. Un isolat commercial de ~ Promine ~ a un PER de 1,1
et de 1,7 apr~s chauffage dans les conditions pr~sentées
ci-dessus.
E' x e m p 1 e s 6
Isolats de soja et d'arachide (par pr~cipitation)
a~ On r~pate la pr~paration decrite à l'exemple 4a,
~ la dif~rence près ~ue la ~arine de soja aegraiss~e (60 g)
est mlee en SUSpenSiOA dans un m.i.lieu aqueux de soude donnant
un pH ~inal de 12,0. Apx~s ~imlnation de la partie insoluble
par centrifugation, la moitie du surnageant est acidlf.tee
pH 4~5 et l'autre moit.t~ à pH 5,5.
b~ On r~p~te la préparation d'un isolat d'arachide
decrite ~ l'exemple 4d dans les conditions de pH decr~tes
ci-dessus, soit 11~5, Apr~s elimination de la part.te insoluble
par cen~trifuyation, la moiti~ du surnageant est acidifi~
pH 4 9 5 et l'autre moitié ~ pH 5,5.
- .. .... .
.
~,:
, ~ .
: . . : ;,: ' - :
.
:
32
~ *
le~ pno~uit protéine ~ur prot~ine ~eneur
de d~ pr~cipit~e en acide pr~cipit~e en acide
pH 4,5 phytique ~ pH 5,5 phytique
~arine d~r~is~
6a s~e de soja 11,0 g 0,53~ 11,1 g 0,10%
arine d~grais-
~b s8e d'arachide 13,0 g 1,47% 12,~ g 0,47%
__
A titre de comparaison J la teneur en inhlbiteur de la
tryp~ine de l'l~olat de soja ~ pH = 5,5 de l'exemple 6a est
10 de 229 unit~s~ con~re 375 unit~5 pour l'isolat pr~par~ dans
les m8mes conditions, mais precipite ~ pH = 4,5.
E x e m p 1 e ~ 7
Isolats de soja et d'arachide (par precipitation)
a) On r~p~te la pr~paration d~crite à llexemple 4a,
lS ~ la diff~rence près que la farine degralss~e de soja est
mise en ~uspension dans un milieu aqueux d'acide chlorhydrique
pour obtenir un pH de 2,5. Apr~s elimlnation de la partie
insoluble par centrifugation, la moitie du surnageallt est
acidifi~e ~ p~ 4,5 ~t l'autre moitié a pH S,S.
b) On répete la préparation d'un isolat d'arachide
d~crite ~ l'exemple 4d dans les conditlons de pH d~crites
ci-dessus, soit 205. ~pr~s élimination de la partie insoluble
par centrifugatlon, la moitié du surnageant est acidifiee
pH 4~5 et l'autre moiti~ à pH 5J5.
~L~2~3~
12 ~ :
* *
~rples pr~duit pro~i~e teneurpr~iine ~neur
de depar~ precip~ e en acid~ pr~cipite en adde
3. pN 4,5 ~ytique ~ pH 5,5 }ihytique
farine d~grais
7a s~e de soja 8,9 g 1,73~ ~,2 g 0,69%
fariFle d~rais- '
7b sée d'arachides 7,3 g 1,85% 7,3 g 0,77%
A t:ltre comparatif, la teneur en inhibiteur de la
txypslne est de 2~2 unités pour l'isolat de soja de l'exemple
7a ~quand il est précipite ~i pH - 5,5,contre 4~3 unltes
lorsque celui~ci est preciplt~ ~ pH = 4, 5 0
.
E x e m p 1 e 8
_____.
Isolat de soj a (par pr~cipitation~
On r~pète le mode opératoire de l'exemple 6a, à plus
grande échelle, à partir de 10 kg de farlne da soja degraiss~e
mis en suspension dan~ un milleu aqueux de soude donnant un pH
~inal de 11,50 Ap.ras ~limination de l'insoluble, on obtient,
par pr~cipitation ~ pH - 595, 4,0 kg d'isolat de soja contenant
3/6 kg d~ prot~lnes et ayant une teneur en acide phytique
de 0,18%.
E x e m p 1 e 9
Isolat de soja entier (par precipitation)
On met 2n suspenslon dans 190 g d'eau 10 g de graines
de soja entl~res d~pellicul~es et moulues, puis on ajuste le pH
de la suspenslon ~ 8,0. ~es mati~res insolubles sont alors
elimin~es par centrifugation ~ 2000 g pendant 10 minutes~ Les
matl~res grasses s~parees en sur~ace sont ajout~es ~ la solution
obtenue apr~s centrifugation~ solution dont le pH est ajusté ~ 5,5.
- ~2~`~32 13
Le pr~cipi é obtenu (4 g apras séchage) est un
i601at qUi ne contient que 0,32 ~ d'acide phyti~ue pour une
teneur en proteines de 62 ~ sur mati~res s~ches totales,
c'est ~-dire environ 83 % sur mati~res s~ches non grasses.
~ titre de comparaison, on obtient, par précipita-
tion a pH = 4,5, 4,9 g d'isolat contenant 57 ~ de proteines
sur matl~res sèches totales et 1,32 ~ d'acide phytique.
E x e m p 1 e 10
Concentrat de soja entier
On pr~par~ un concentrat de soja entier en mettant
en ~uspension 10 g de graines de soja enti~res d~pellicul~es et
moulues dans 190 g d'eau, puis en ajustant le pH à 5,5. La frac-
~lon insoluble est alors separ~e par centrifugation ~ 2000 g
pendant 10 minukes, la matière grasse du surnageant ~tant
ajoutee au culot de centrifugation. On obtient ainsi, apras
sechage, un concentrat de soja entier ~6 g) qui contient 51 %
de prot~ines sur maki~res s~ches totales, c'est-~-dire 68 %
sur matieres seches non grasses, et 0,31 % dlacide phytique.
