Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
1
Description
Titre : PROCEDE HMT DE L'AMIDON DE POIS
[0001] La présente invention est relative à un procédé hydrothernnique
d'augmentation de la teneur en fraction lentement digestible de l'amidon de
pois.
Plus particulièrement ce procédé hydrothermique est un procédé par traitement
à
la chaleur humide, communément appelé traitement HMT, d'après le terme anglais
de Heat-Moisture Treatment.
[0002] Elle est également relative aux amidons de pois ainsi obtenus et à
leurs
utilisations.
Contexte de l'invention
[0003] D'un point de vue physiologique, chez l'homme ou les animaux,
l'essentiel
des glucides ingérés lors de l'alimentation est représenté par l'amidon,
molécule de
réserve énergétique caractéristique des végétaux et composante principale des
féculents (pâtes, farine, pommes de terre).
[0004] Lors de la digestion, les molécules d'amidon se dissocient en chaînes
de
glucanes plus petites, elles-mêmes dissociées en glucoses simples et
assimilables
par le système digestif.
[0005] La digestion de l'amidon débute dans la bouche pendant la mastication
grâce à une enzyme de la salive : l'amylase salivaire.
[0006] Cette première décomposition de l'amidon est stoppée par l'acidité de
l'estomac mais reprend dans le duodénum (première partie de l'intestin grêle)
grâce
à l'action des enzymes pancréatique et intestinale.
[0007] L'action successive de toutes ces amylases conduit à l'apparition d'un
disaccharide, le maltose, qui sera lui-même transformé en deux
monosaccharides,
des glucoses.
[0008] Synthétisé par voie biochimique, source d'hydrates de carbone, l'amidon
est
l'une des matières organiques les plus répandues du monde végétal, où il
constitue
la réserve nutritionnelle des organismes.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
2
[0009] Il est ainsi naturellement présent dans les organes et tissus de
réserve des
végétaux supérieurs, en particulier dans les graines de céréales (blé,
maïs...), les
graines de légumineuses (pois, fèves ...), les tubercules (pomme de terre,
igname...), les racines (manioc, patate douce, ...), les bulbes, les tiges et
les fruits.
[0010] L'amidon est principalement un mélange de deux honnopolymères,
l'amylose
et l'amylopectine, composés d'unités de D-glucose, liées entre elles par des
liaisons
a (1-4) et des liaisons a (1-6) qui sont à l'origine de ramifications dans la
structure
de la molécule.
[0011] Ces deux honnopolynnères diffèrent par leur degré de branchement et
leur
degré de polymérisation.
[0012] L'amylose est légèrement ramifiée avec de courtes branches et présente
une masse moléculaire comprise entre 10.000 et 1.000.000 Dalton. La molécule
est
formée de 100 à 10.000 molécules de glucose.
[0013] L'amylopectine est une molécule ramifiée avec de longues branches
toutes
les 24 à 30 unités de glucose, par l'intermédiaire de liaisons a (1-6). Sa
masse
moléculaire va de 1.000.000 à 100.000.000 Dalton et son niveau de branchement
est de l'ordre de 5 `Vo. La chaîne totale peut compter 10.000 à 100.000 unités
glucose.
[0014] Le ratio entre l'amylose et l'amylopectine dépend de la source
botanique de
l'amidon.
[0015] L'amidon est stocké dans les organes et tissus de réserve dans un état
granulaire, c'est-à-dire sous la forme de granules semi-cristallins.
[0016] Cet état semi-cristallin est essentiellement dû aux macromolécules
d'amylopectine.
[0017] A l'état natif, les granules d'amidon présentent un taux de
cristallinité allant
de 15 à 45 % en poids qui dépend essentiellement de l'origine botanique et du
procédé mis en oeuvre pour leur extraction.
[0018] L'amidon granulaire, placé sous lumière polarisée, présente alors en
microscopie une croix noire caractéristique, dite croix de Malte .
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
3
[0019] Ce phénomène de biréfringence positive est dû à l'organisation semi-
cristalline des granules : l'orientation moyenne des chaînes de polymères
étant
radiale.
[0020] Pour une description plus détaillée de l'amidon granulaire, on pourra
se
référer au chapitre II intitulé Structure et morphologie du grain d'amidon
de S.
Perez, dans l'ouvrage Initiation à la chimie et à la physico-chimie
macromoléculaires , Première Edition, 2000, vol. 13, pp. 41-86, Groupe
Français
d'Etudes et d'Applications des Polymères.
[0021] L'amidon sec renferme une teneur en eau qui varie de 12 à 20 % en poids
selon l'origine botanique. Cette teneur en eau dépend évidemment de l'humidité
résiduelle du milieu (pour une aõ, = 1, l'amidon peut fixer jusqu'à 0,5 g
d'eau par
gramme d'amidon).
[0022] Le chauffage, en excès d'eau, d'une suspension d'amidon à des
températures proches de sa température de gélatinisation entraîne un
gonflement
irréversible des granules et conduit à leur dispersion, puis à leur
solubilisation.
[0023] Ce sont notamment ces propriétés qui confèrent à l'amidon ses
propriétés
technologiques d'intérêt.
[0024] Pour une plage de température donnée appelée plage de gélatinisation
,
le grain d'amidon va gonfler très rapidement et perdre sa structure serni-
cristalline
(perte de la biréfringence).
[0025] Généralement, tous les granules seront gonflés au maximum sur un
intervalle de température de l'ordre de 5 à 20 C. On obtient un empois composé
de
granules gonflés qui constituent la phase dispersée et de molécules (amylose
principalement) qui épaississent la phase continue aqueuse.
[0026] Les propriétés rhéologiques de l'empois dépendent de la proportion
relative
de ces deux phases et du volume de gonflement des granules. La plage de
gélatinisation est variable selon l'origine botanique de l'amidon.
[0027] La viscosité maximale est obtenue quand l'empois d'amidon renferme un
grand nombre de granules très gonflés. Quand on continue de chauffer avec
cisaillement, les granules vont éclater et le matériel va se disperser dans le
milieu.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
4
[0028] Les complexes amylose-lipide présentent des retards au gonflement car
l'association empêche l'interaction de l'amylose avec les molécules d'eau et
il faut
des températures supérieures à 90 C pour obtenir le gonflement total des
granules
(cas de l'arnylornaïs complexé aux lipides).
[0029] La disparition des granules et la solubilisation des macromolécules
entraînent une diminution de la viscosité.
[0030] L'abaissement de température (par refroidissement) de l'empois d'amidon
provoque une gélification ou une insolubilisation des macromolécules puis on
assiste à une cristallisation de ces macromolécules.
[0031] Ce phénomène est connu sous l'appellation de rétrogradation.
[0032] Quand un empois renferme de l'amylose, c'est cette première molécule
qui
subira la rétrogradation.
[0033] Elle consistera à la formation de double hélice et à l'association de
ces
dernières pour former des cristaux qui donneront par l'intermédiaire de
zones
de jonction un réseau tridimensionnel.
[0034] Ce réseau est formé très rapidement, en quelques heures, et continue à
se
développer jusqu'à quelques semaines plus tard. L'association des molécules
entre-elles par l'intermédiaire de liaisons pont hydrogène formant des doubles
hélices déplace les molécules d'eau associées dans le réseau et provoque une
synérèse importante.
[0035] La complexité structurale de l'amidon et ses propriétés physico-
chimiques
font que cette classe d'hydrates de carbone sera assimilée puis digérée de
façon
variable chez l'homme et les animaux.
[0036] C'est la raison pour laquelle l'amidon peut être classé en trois
catégories, en
fonction de sa digestibilité : rapidement digestible, lentement digestible, ou
non
digestible.
[0037] L'amidon qui se présente sous forme naturellement granulaire / semi
cristalline, peut être converti en amidon rapidement digestible (acronyme
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
anglosaxon RDS pour Rapid Digestible Starch) après exposition à la
chaleur, la
pression et/ou à l'humidité durant les processus alimentaires.
[0038] L'amidon lentement digestible (acronyme anglosaxon SDS pour Slow
Digestible Starch) prend plus longtemps à être dégradé par les enzymes
digestives
5 en comparaison avec les RDS parce qu'il présente une structure encore
cristalline,
et parce qu'il est moins accessible aux enzymes de digestion.
[0039] La digestion de cette fraction SDS conduit à une libération modérée et
régulière de glucose dans le sang. On parlera alors d'amidons présentant un
faible
indice glycénnique (acronyme anglosaxon low G.I. pour low Glycennic Index
ou
faible indice glycémique).
[0040] Des aliments qui présentent un contenu élevé en SDS provoqueront alors
des réponses glycémiques post prandiales plus faibles et des réponses
insulinémiques post prandiales plus basses que des aliments ne contenant qu'un
faible contenu en SDS.
[0041] Inversement, les RDS sont des hydrates de carbones nutritifs, car ils
libéreront leur glucose dans le sang beaucoup plus rapidement. Attention
cependant
à ce que la source nutritive n'en contienne trop, ce qui peut entra mer des
syndromes
métaboliques.
[0042] Quant aux amidons dits résistants (acronyme anglosaxon RS pour
Resistant Starch), ils sont quant à eux assimilables à des fibres non
digestibles (tels
que le son de maïs, les fibres d'avoine, les gommes) par les enzymes
intestinales.
[0043] Il est admis, dans l'état de l'art, que l'amidon total est la somme de
ses trois
composantes RDS, SDS et RS.
[0044] Les différents types d'amidon sont donc digérées à des rythmes
différents
dans le système digestif humain.
[0045] On admet donc que les SDS ont une vitesse de digestion plus lente que
les
RDS. Les RS sont une fraction de l'amidon qui résiste à la digestion
enzymatique
dans l'intestin grêle. Ces derniers seront fermentés dans le gros intestin et
peuvent
dès lors être considérés comme des fibres alimentaires.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
6
[0046] Les fractions SDS et RS sont donc des sources de glucose disponible.
[0047] Les SDS sont trouvés naturellement dans certaines graines non cuites
des
céréales comme le blé, le riz, l'orge, le seigle, le maïs, dans les
légumineuses
comme le pois, les féveroles et les lentilles.
[0048] Le contenu en SDS est principalement influencé par la gélatinisation de
l'amidon lors du procédé alimentaire qui suivra.
[0049] En effet, lors de ce processus, l'exposition à la température, la
pression et
l'humidité conduit à la conversion de la fraction SDS en RDS, rendant l'amidon
plus
accessible à la digestion enzymatique.
[0050] Cette conversion peut être minimisée par le contrôle des conditions de
cuisson pour limiter la gélatinisation de l'amidon.
[0051] De ce fait, le contenu originel en SDS dans la composition ou le
produit
alimentaire dépendra de la manière dont sa préparation aura été menée.
[0052] Il est ainsi connu que les produits alimentaires qui contiennent
beaucoup de
SDS sont certaines pâtes alimentaires, le riz étuvé, l'orge perlé et certains
biscuits,
contrairement aux céréales soufflées du petit déjeuner ou au pain qui n'en
contiennent habituellement que très peu.
[0053] Le contenu en SDS des aliments est classiquement déterminé en utilisant
une méthode in vitro développée par H.N. ENGLYST et ses collaborateurs
(publiée
en 1992 dans l'Eur. J. Clin. Nutr., vol. 46, pp. S33 ¨S50).
[0054] Dans la suite de cet exposé, il sera fait référence à cette méthode de
1992
selon ENGLYST .
[0055] Cette méthode a été élaborée pour simuler la digestion enzymatique qui
se
produit dans l'intestin grêle.
[0056] Un échantillon de produit ou d'amidon est introduit dans un tube, en
présence d'enzymes digestives, et la libération du glucose est mesurée durant
120
minutes de réaction.
[0057] Cette méthode permet alors de différencier :
- La fraction RDS, par la mesure du glucose disponible rapidement (acronyme
anglosaxon RAG ), en l'occurrence ici mesure du glucose libéré entre 0 et
20
minutes ;
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
7
- La fraction SDS, par la mesure du glucose disponible lentement (acronyme
anglosaxon SAG ) ; en l'occurrence ici mesure du glucose libéré entre 20 et
120
minutes ;
- La fraction RS, correspondant au glucose non libéré après 120 minutes,
qui se
calcule selon la méthode Englyst par la formule suivante : TS ¨ (RDS + SDS) où
TS
= amidon total (Total Starch considéré égal à 100 % lorsque les analyses sont
réalisées sur l'amidon en tant que tel).
[0058] Des aliments riches en glucides contenant plus de 50 % en poids de
carbohydrates disponibles provenant d'amidon, dont au moins 40 `)/0 en poids
sont
du SDS, sont classiquement considérés comme des aliments à haute richesse en
SDS.
[0059] Ils sont donc préconisés pour limiter l'indice glycémique et la
production
d'insuline, en regard des aliments plus pauvre en SDS.
[0060] De tous les amidons classiquement mis en oeuvre dans ces applications
alimentaires, les amidons de légumineuses, et plus particulièrement l'amidon
de
pois est un candidat de choix.
[0061] En effet, les graines de pois sont connues pour leur richesse en amidon
(entre 55 et 70 % en poids de matière sèche) et pour leur faible indice
glycémique
(RATNAYAKE et al. Pea starch, composition, structure and properties ¨ A
review
, Starch/Stârke, 2002, vol. 54, pp. 217-234).
[0062] Les amidons de pois natifs, présentant une teneur en SDS classiquement
comprises entre 27 et 38 % en poids selon ENGLYST sont donc d'intérêt pour des
applications nutritionnelles.
[0063] Cependant, pour préparer des aliments à haute richesse en SDS, il est
nécessaire de disposer d'amidon présentant une plus haute teneur en fraction
glucidique lentement digestible.
[0064] II est connu dans l'état de l'art que les traitements hydrothermiques
de type
recuites (terme anglosaxon d' annealing ) ou
d'autres traitements
hydrothermiques de type HMT permettent d'altérer la structure cristalline du
granule
d'amidon.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
8
[0065] L'annealing est un terme utilisé en science des polymères pour décrire
l'optimisation de la cristallisation par le chauffage d'un polymère à une
température
en-dessous de son point de fusion, afin que cela conduise à la croissance de
régions cristallines, à la perfection des cristaux et au passage à des
structures
cristallines plus stables.
[0066] Au cours du processus d'annealing, on suppose que les granules d'amidon
subissent un gonflement limité mais réversible sans détruire la structure
granulaire
et moléculaire ni la solubilisation des molécules des polymères d'amidon.
[0067] Cependant, Il est connu dans l'état de l'art que les procédés
d'annealing
n'ont pas pour objectif principal d'augmenter la teneur en fraction lentement
digestible (SDS), mais au contraire de rendre plus digestible l'amidon, et
notamment
l'amidon de légumineuse comme le pois (cf. article de CHUNG et al, dans
Carbohydr. Polym., 2009, vol. 75, pp. 436-447), en en augmentant la teneur en
fraction RDS.
[0068] Dans sa demande de brevet WO 2021/099747, la société Demanderesse a
cependant optimisé cette technologie d'annealing, non pas pour augmenter la
fraction RDS, mais bien pour augmenter le contenu en SDS de l'amidon de
légumineuse, notamment du pois, en cherchant et trouvant des conditions
opératoires d'annealing particulièrement adaptées à cette fin.
[0069] Le traitement HMT est quant à lui un traitement thermique effectué sur
de
l'amidon avec une humidité limitée (< 35 %) à une température élevée (>100 C)
durant un certain temps.
[0070] En raison de l'humidité limitée, la température de gélatinisation de
l'amidon
est plus élevée que dans un excès d'eau (Donovan, Biopolymers, 1979, vol. 18
pp.
263-275), et l'amidon peut donc être chauffé à une température supérieure à
100 C
sans provoquer de gélatinisation.
[0071] Pendant le traitement HMT, les molécules dans les granules d'amidon ont
une mobilité locale accrue.
[0072] En conséquence, la structure cristalline des granules d'amidon est
modifiée,
ce qui change ses propriétés de gélatinisation et de digestibilité.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
9
[0073] La société Demanderesse a donc choisi d'expérimenter cette technologie
pour proposer un traitement alternatif à celui enseigné par sa demande de
brevet
WO 2021/099747.
[0074] Elle a ainsi trouvé des conditions opératoires permettant d'augmenter
la
teneur en fraction lentement digestible (SDS) de l'amidon de pois natif, plus
particulièrement permettant de convertir la fraction amidon résistant (RS) de
l'amidon de pois natif en amidon lentement digestible (SDS), en modifiant la
structure cristalline de l'amidon de pois natif par HMT.
Brève description des dessins
[0075] D'autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la
lecture de la
description détaillée ci-après, et à l'analyse des dessins annexés, sur
lesquels :
Fig. '1
[0076] [Fig. 1] montre le thermogramme de l'échantillon 1C.
Fig. 2
[0077] [Fig. 2] montre le thermogramme de l'échantillon 1 B.
Description détaillée
[0078] Ainsi, l'invention concerne un procédé de préparation d'un amidon de
légumineuse, de préférence de l'amidon de pois, à haute teneur en fraction
lentement digestible (SDS), procédé de traitement à la chaleur humide (HMT)
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
1) Ajuster la teneur en eau de l'amidon de pois natif à une valeur inférieure
à 35 c)/0,
de préférence comprise entre 20 et 30 % en poids, de manière encore plus
préférée
entre 20 et 25% en poids,
2) Chauffer l'amidon ainsi préparé à une température de plus de 100 C, de
préférence de 105'C à 135'C pendant plus de 5 heures, de préférence pendant
plus de 10 heures, et plus préférentiellement encore pendant 24 heures,
3) Récupérer et éventuellement sécher l'amidon ainsi traité.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
[0079] Par haute teneur en fraction lentement digestible , au sens de la
présente
invention, on entend une augmentation de la teneur en SDS de 5 à 25 % en poids
sec, de préférence 10 à 20 % en poids sec par rapport à la l'amidon à partir
duquel
il est préparé.
5 [0080] Par légumineuse au sens de la présente invention, on entend toute
plante appartenant aux familles des césalpiniacées, des mimosacées ou des
papilionacées et notamment toute plante appartenant à la famille des
papilionacées
comme, par exemple, le pois, le haricot, la fève, la féverole, la lentille, la
luzerne, le
trèfle ou le lupin.
10 [0081] Cette définition inclut notamment toutes les plantes décrites dans
les
tableaux de l'article de HOOVER et al. intitulé Composition, structure,
functionality
and chemical modification of legume starches a review , Can. J. Physiol.
Pharmacol. 1991, vol. 69, pp. 79-92).
[0082] De préférence, la légumineuse est choisie dans le groupe comprenant le
pois, le haricot, la fève et la féverole.
[0083] Avantageusement, il s'agit de pois, le terme pois étant ici
considéré dans
son acception la plus large et incluant en particulier :
- toutes les variétés sauvages de pois lisse ( smooth pea ), et
- toutes les variétés mutantes de pois lisse et de pois ridé (
wrinkled pea )
et ce, quelles que soient les utilisations auxquelles on destine généralement
lesdites
variétés (alimentation humaine, nutrition animale et/ou autres utilisations).
[0084] Lesdites variétés mutantes sont notamment celles dénommées mutants r
, mutants rb , mutants rug 3 , mutants rug 4 , mutants rug 5 et
mutants lam tels que décrits dans l'article de HEYDLEY et al. intitulé
Developing
novel pea starches Proceedings of the Symposium of the Industrial
Biochemistry
and Biotechnology Group of the Biochemical Society, 1996, pp. 77-87.
[0085] Selon une autre variante avantageuse, les légumineuses (par exemple des
variétés de pois ou de féverole) sont des plantes donnant des graines
contenant au
moins 25 `)/0, de préférence au moins 40 %, en poids d'amidon (sec/sec).
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
11
[0086] Par amidon de légumineuse , on entend toute composition extraite et
ce,
de quelque manière que ce soit, d'une légumineuse et notamment d'une
papilionacée, et dont la teneur en amidon est supérieure à 40 %, de préférence
supérieure à 50 % et encore plus préférentiellement supérieure à 75 %, ces
pourcentages étant exprimés en poids sec par rapport aux poids sec de ladite
composition.
[0087] Avantageusement, cette teneur en amidon est supérieure à 90 %
(sec/sec).
Elle peut en particulier être supérieure à 95 % en poids, y compris supérieure
à
98 % en poids.
[0088] Par amidon natif , on entend un amidon qui n'a subi aucune
modification
chimique.
[0089] Afin de déterminer leur teneur de base en fraction SDS, les amidons de
pois
selon l'invention ou non sont analysés suivant les conditions opératoires de
digestion in vitro de la méthode de ENGLYST et al. intitulé Classification
and
measurement of nutritionally important starch fractions , Eur. J. Clin. Nutr,
1992,
vol. 46 (Supp. 2), pp. S33-S50.
[0090] La méthode consiste à mesurer les fractions d'amidon rapidement
digestible
(RDS), lentement digestible (SDS) et non digestible (résistants) (RS)
contenues
dans un aliment.
[0091] Ces fractions sont déterminées après digestion enzymatique avec de la
pancréatine, de l'annyloglucosidase et de l'invertase.
[0092] Le glucose libéré est mesuré par colorimétrie, en utilisant un kit de
glucose
oxydase Glucose GOD FS référencé 1 2500 99 10923, commercialisé par la société
DiaSys Distribution France Sarl en suivant le protocole dudit kit.
[0093] Le détail de la méthode mise en oeuvre pour la mesure de la digestion
selon
ENGLYST est similaire à celui donné par la société Demanderesse dans sa
demande brevet VVO 2021/099747.
[0094] Les réactifs utilisés :
- Acétate de sodium anhydre (réf : 71184, de la société SIGMA)
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
12
- Acide benzoïque (réf : 242381, de la société SIGMA)
- CaCl2 (réf : 1.02378.0500, de la société MERCK)
- Acide acétique 0,1M (réf : 33209, de la société SIGMA)
- Pancréatine de porc 8 x USP (réf : P 7545 de la société SIGMA)
- Amyloglucosidase EC 3.2.1.3 (de la société SIGMA, d'activité 260 U/ml /
300 AGU/nnl, Cat. NO. A7095)
- Invertase EC 3.2.1.26 (de la société SIMA , d'activité 300 units/mg
solid, Cat. NO.
1-4504)
- Guar (réf : G4129, de la société SIGMA)
- Ethanol à 66
Mode opératoire
[0095] Le tampon acétate (0,1 M) a été préparé en dissolvant 8,203 g d'acétate
de
sodium anhydre dans 250 ml de solution saturée d'acide benzoïque, en le
diluant à
500 ml avec de l'eau RO, en ajustant le pH à 5,2 avec de l'acide acétique 0,1
M, en
le diluant à nouveau à 1000 ml avec de l'eau RO et en ajoutant 4 ml de CaCl2 1
M
par litre de tampon.
[0096] La solution enzymatique a été préparée fraîchement avant les
expériences.
Quatre tubes à centrifuger de 50 ml ont été préparés, chacun contenant 2,5 g
de
pancréatine porcine (8 x USP, P7545, Sigma) et mélangé à 20 ml d'eau RO.
Le mélange a été agité pendant 10 minutes et centrifugé pendant 10 minutes à
1500 x g.
Les surnageants (13,5 ml de chaque tube) ont été combinés et mélangés avec
2,775 ml d'amyloglucosidase (EC 3.2.1.3, A7095, Sigma), 3,225 ml d'eau RO et
33,3 mg d'invertase (EC 3.2.1.26,14504, Sigma) prédissous dans 4 ml d'eau RO.
[0097] Chaque échantillon (0,8 g, base sèche) a été mélangé avec 20 ml de
tampon
acétate et 50 mg de gomme de guar dans un tube de 50 ml.
[0098] Un témoin blanc a été préparé en utilisant 20 ml de tampon acétate
et
50 mg de gomme de guar, sans échantillon, tandis qu'un étalon contenait 0,5 g
de
glucose anhydre et 50 mg de gomme de guar dans 20 ml de solution tampon
acétate.
[0099] La gomme de guar peut être prédissoute dans le tampon acétate, par
exemple, 750 mg de gomme de guar dans 300 ml de tampon acétate.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
13
Les échantillons, le blanc et l'étalon ont été équilibrés à 37 C dans un bain-
marie
avec agitation pendant 15 minutes.
[0100] Une aliquote (0,1 ml) a été prélevée dans chaque tube avant d'ajouter
les
enzymes (0 minute) et mélangée avec 0,9 ml de solution d'éthanol à 66 A.
En prenant un tube par minute, 5 ml de solution enzymatique ont été ajoutés
aux
échantillons, au blanc et à l'étalon.
[0101] Immédiatement après le mélange, les tubes ont été replacés dans le bain-
marie à 37 C pendant 120 min sous agitation.
[0102] Une aliquote (0,1 mi) a été prélevée dans chaque tube à 20 et 120
minutes
et bien mélangée avec 0,9 ml de solution d'éthanol à 66 % v/v.
Les mélanges de solutions alcoolisées ont été centrifugés à 1500 x g pendant
trois
minutes.
[0103] La teneur en glucose (Go, G20 et G120 pour 0, 20 et 120 minutes,
respectivement) dans chaque surnageant a été analysée à l'aide d'une méthode
colorimétrique, et utilisée pour calculer l'amidon rapidement digestible
(RDS),
l'amidon lentement digestible (SDS) et l'amidon résistant (RS) comme suit :
- RDS = (G20 ¨ Go) x 0,9
- SDS = (Guo ¨ G20) x 0,9
- RS = 100 % ¨ (RDS + SDS) = 100 % ¨ (G120 x 0.9)
[0104] La méthode d'ENGLYST classique ne permet pas d'hydrolyser les
échantillons d'amidon jusqu'à épuisement, car comme la société Demanderesse
l'a
constaté, une plus grande quantité d'amidon peut être hydrolysée après 2
heures
de réaction.
[0105] Cette observation a permis à la société Demanderesse d'exploiter cette
propriété en découvrant l'existence d'une fraction très lentement digestible,
issue
de la fraction RS de l'amidon de pois, dans sa demande de brevet WO
2021/099748.
Cette fraction a été définie comme la fraction vSDS (pour very Slow Digestible
Starch).
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
14
[0106] Par conséquent, la méthode AOAC 2002.02, qui utilise une hydrolyse de
16
heures, a été utilisée pour obtenir la teneur absolue en RS, et le résultat
peut être
revendiqué comme fibre alimentaire.
[0107] Pour différencier les deux teneurs en RS, les paramètres RSE et RSA ont
été
utilisés pour désigner les teneurs en RS obtenues par la méthode d'ENGLYST
(RSE) et par AOAC 2002.02 (RSA), respectivement.
[0108] La différence entre RSE et RSA est considérée comme de l'amidon très
lentement digestible (vSDS), la partie digestible de l'amidon qui nécessite
plus de 2
heures pour être hydrolysée en utilisant la méthode d'ENGLYST.
[0109] Selon cette méthode, l'amidon de pois natif présente classiquement une
teneur :
- en RDS comprise entre 13 et 16 % en poids,
- une teneur en SDS comprise entre 24 et 38 (3/0 en poids,
- une teneur en RSE comprise entre 50 et 65 `)/0 en poids,
- une teneur en RSA comprise entre 9 et 20 % en poids,
- une teneur en vSDS comprise entre 35 et 45 % en poids.
Ces valeurs sont données avec un écart type de +1- 2%, étant donné la
variabilité
intrinsèque au test enzymatique ENGLYST.
[0110] Pour augmenter le taux de SDS, le procédé de traitement à la chaleur
humide (HMT) selon l'invention, développé par la société Demanderesse, repose
sur une conduite hydrotherrnique précise.
[0111] L'invention est alors relative à un procédé de préparation d'un amidon
de
légumineuse, de préférence de l'amidon de pois, à haute teneur en fraction
lentement digestible (SDS), procédé de traitement hydrothermique caractérisé
en
ce qu'il comprend les étapes suivantes :
1) Ajuster la teneur en eau de l'amidon de pois natif à une valeur inférieure
à 35 %,
de préférence comprise entre 20 et 30 'Vo en poids, de manière encore plus
préférée
entre 20 et 25% en poids,
2) Chauffer l'amidon ainsi préparé à une température de plus de 100 C, de
préférence de 105 C à 135 C et pendant plus de 5 heures, de préférence pendant
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
plus de 10 heures, et plus préférentiellement encore pendant 24 heures,
3) Récupérer et éventuellement sécher l'amidon ainsi traité.
[0112] La première étape dudit procédé conforme à l'invention consiste à
ajuster la
teneur en eau de l'amidon de pois natif à une valeur inférieure à 35 (3/0, de
préférence
5 comprise entre 20 et 30 `)/0 en poids de manière encore plus préférée entre
20 et
25% en poids.
[0113] La seconde étape du procédé conforme à l'invention consiste à chauffer
l'amidon ainsi préparé à une température de plus de 100 C, de préférence de
105 C
à 135 C et pendant plus de 5 heures, de préférence pendant plus de 10 heures,
et
10 plus préférentiellement encore pendant 24 heures,.
[0114] En fonction de la teneur en eau de l'amidon de pois natif choisie, la
société
Demanderesse recommande d'adapter la température de traitement.
[0115] Dans un premier mode préférentiel de réalisation du procédé conforme à
l'invention, à une teneur en eau de l'ordre de 25 %, comme il sera exemplifié
ci-
15 après, il est préféré chauffer, pendant 24 heures, à une température de
l'ordre de
105 C, tandis qu'à une teneur en eau réduite, de l'ordre de 20 `)/0, il est
préféré
chauffer, pendant 24 heures, à une température plus élevée, de l'ordre de 135
C.
Ces deux traitements conduiront à augmenter significativement la teneur en SDS
(de 10 à 20%) sans augmenter la teneur en RDS de plus de 5 à 10%).
[0116] Dans un second mode préférentiel de réalisation du procédé conforme à
l'invention, à une teneur en eau de l'ordre de 30 % et une température de
l'ordre de
105 C, ou à une teneur en eau de l'ordre de 25 % et une température de l'ordre
de
120 C, l'augmentation de la teneur en SDS (de 4 à 15%) s'accompagne d'une
augmentation de la teneur en RDS de 10 à 30%. Ces combinaisons de teneur en
humidité et de température conduisent en effet à un plus haut degré de
gélatinisation de l'amidon de pois, conduisant à une plus grande digestibilité
des
structures glucidiques de l'amidon de pois natif que dans le premier mode de
réalisation du procédé de l'invention.
[0117] Dans un troisième mode de réalisation du procédé conforme à
l'invention, à
une teneur en eau de l'ordre de 20% et une température de 105 C ou de 120 C,
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
16
ces conditions intermédiaires de traitement peuvent permettre d'augmenter la
teneur en SDS, même si de moins grande amplitude.
[0118] La troisième et dernière étape du procédé conforme à l'invention
consiste
alors en la récupération et éventuellement le séchage de l'amidon ainsi
traité, tel
qu'exemplifié ci-après.
[0119] La teneur en humidité résiduelle de l'amidon sec obtenu est inférieure
à 15%
en poids, de préférence inférieure ou égale à 12 (3/0 en poids.
[0120] La mesure Englyst de digestibilité de ces produits donne des valeurs en
SDS
augmentées de 5 à 25 % en poids sec, de préférence 10 à 20 `)/0 en poids sec
par
rapport à l'amidon de départ.
[0121] Comme il sera exemplifié ci-après, cette valeur en SDS pour l'amidon de
pois est de plus de 35 % en poids sec, de préférence comprise entre 40 et 50 %
en
poids sec.
[0122] La présente invention concerne également un amidon de pois à haute
teneur
en fraction lentement digestible préparé selon l'un des procédés décrits ci-
dessus,
caractérisé en ce que la teneur en SDS est supérieure à 35% en poids, de
préférence comprise entre 40 et 50% en poids.
[0123] Ces amidons à haute teneur en SDS seront alors avantageusement mis en
uvre dans les domaines d'applications alimentaires (destinés notamment aux
sportifs) ou médicale (nutrition spécialisée).
[0124] L'invention concerne également l'utilisation d'un amidon selon
l'invention
dans les domaines d'applications alimentaires et médicales, notamment pour
l'alimentation des sportifs ou en nutrition spécialisée.
[0125] L'invention sera encore mieux comprise à la lecture des exemples qui
suivent, lesquels se veulent illustratifs en faisant seulement état de
certains modes
de réalisation et de certaines propriétés avantageuses selon l'invention, et
non
limitatifs.
[0126] Exemple 1 : Traitement d'un premier lot d'amidon natif de pois
présentant une teneur en SDS de l'ordre de 33 %
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
17
[0127] La teneur en eau d'un lot d'amidon de pois (amidon de pois LN 30
commercialisé par la société Demanderesse), a été ajustée à 20, 25 ou 30 A
par
agitation dans un robot ménager (Thermomix TM3300, Vorwerk, Allemagne).
[0128] Les échantillons dont l'humidité a été ajustée ont été scellés dans des
pots
de verre et laissés à l'équilibre pendant une nuit à température ambiante.
[0129] Les échantillons dans les pots scellés ont ensuite été chauffés dans un
four
à 105, 120 et 135 C pendant 24 heures. Les détails des traitements sont
indiqués
dans le tableau I.
[0130] Si nécessaire, les échantillons HMT ont été séchés à l'aide d'un
séchoir à lit
fluidisé (TG200, Retch) à 60 C jusqu'à une humidité égale ou inférieure à 12%,
et
broyés à l'aide du Thernnonnix TM3300.
[0131] Tableau I.
Référence des Contenu en eau Température
Durée du traitement
lots traités après justement (%) ( C) (h)
1A 20 105 24
1B 25 105 24
1C 30 105 24
2A 20 120 24
2B 25 120 24
3A 20 135 24
[0132] La digestibilité in vitro de l'amidon de pois traité a été analysée
selon
ENGLYST tel qu'indiqué ci-avant, et les résultats présentés dans le tableau Il
suivant.
Tableau II
RDS (ci/0) SDS (%) RSE (%) RSA (%)
vSDS (cY0)
Amidon de pois 16 33 51 10
41
LN 30
1A 20 30 50 7
43
1B 18 44 38 8
30
1C 46 37 17 7
10
2A 19 26 55 8
47
2B 37 41 22 8
14
3A 25 48 27 7
20
[0133] A l'exception des traitements 1A et 2A, tous les échantillons HMT ont
montré
une teneur en RSE plus faible et une teneur en SDS plus élevée que la
contrepartie
native.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
18
[0134] Tous les échantillons HMT ont également montré une teneur en RDS plus
élevée que la contrepartie native. Les résultats indiquent que le HMT a
affaibli la
structure cristalline de l'amidon de pois natif et a augmenté sa
digestibilité, mais en
maintenant la teneur en RDS faible à modérée.
[0135] La teneur en SDS la plus élevée provenait de l'échantillon du
traitement 3A,
suivi de celui du traitement 1B.
[0136] Les traitements 1C et 2B ont produit les RDS les plus élevés car ces
traitements impliquaient une forte humidité et/ou une température élevée.
[0137] Comme décrit précédemment, la température de gélatinisation de l'amidon
diminue avec l'augmentation de la teneur en humidité.
[0138] Par conséquent, les échantillons des traitements 1C et 2B pourraient
avoir
le degré de gélatinisation le plus élevé, comme l'indique leur enthalpie de
gélatinisation inférieure à celle des autres échantillons et de l'amidon de
pois natif
(Tableau 3 ci-dessous).
[0139] La teneur en RSA de l'amidon de pois natif a légèrement diminué après
le
HMT. Cependant, il y avait de grandes différences entre le RSE et le RSA, ce
qui
indique que la plupart du RSE dans l'amidon de pois natif et les échantillons
traités
pouvaient être hydrolysés après 2 heures de digestion, c'est-à-dire de
l'amidon très
lentement digestible (vSDS).
[0140] Les propriétés de gélatinisation ont été analysées à l'aide du DSC 8000
(Perkin Elmer, USA).
[0141] Chaque échantillon d'amidon a été mélangé à de l'eau pour obtenir une
suspension d'amidon à 18 `)/0 (p/p).
[0142] La suspension d'amidon (15 mg) a été placée dans un creuset en
aluminium
et fermée hermétiquement. Elle a ensuite été équilibrée à 5 C avant d'être
chauffée
de 5 C à 110 C à 10 C/min. La température de début (terme anglosaxon d'onset
température ou 7-0), la température de pointe (peak temperature ou Tp), la
température de conclusion (conclusion température ou Tc) et l'enthalpie de
gélatinisation ont été déterminées à partir de leurs thermogrammes.
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
19
[0143] Les résultats obtenus figurent dans le Tableau III suivant
[0144] Tableau III
T, ( C) Ti ( C) Tp2 ( C) Tc ( C) nH
(J/g d'amidon)
Amidon de pois LN 30 63.4 71.2 ND* 78.2 13.6
1A 67.7 75.3 ND 81.2 13.7
1B 70.7 Epaulement 84.2 88.5 13.6
78.8 Epaulement 88.5 92.2 13.4
2A 70.7 74.4 83.5 88.5 13.9
2B 67.7 77.1 88.0 91.7 12.3
3A 67.7 75.9 86.3 90.3 13.7
*Non détecté
[0145] Une augmentation de la température de gélatinisation (T., Tp et Tc) a
été
5 observée pour tous les échantillons HMT, indiquant que la
structure cristalline a été
modifiée par les traitements.
[0146] A l'exception du traitement 1A, les autres échantillons de HMT ont
montré
une Tp supplémentaire à >80 C (Tp2).
[0147] Pour les traitements 1B et 1C, le Tp2 était plus dominant que le Tp1 où
ce
10 dernier apparaissait comme un épaulement.
[0148] En fait, l'épaulement de l'échantillon après le traitement 1C était
plus petit
que celui après le traitement 1B (cf. Fig. 1 et 2), probablement en raison de
l'humidité plus élevée dans le premier.
[0149] Les résultats ont également indiqué que les échantillons HMT étaient
plus
résistants à la chaleur que l'amidon de pois natif.
[0150] Exemple 2 : Traitement d'un deuxième lot d'amidon natif de pois
présentant une teneur en SDS de l'ordre de 24 %
[0151] La teneur en eau d'un lot d'amidon de pois natif (amidon de pois natif
N-735
commercialisé par la société Demanderesse), a été ajustée comme dans
l'exemple 1.
Tableau IV
Référence des Contenu en eau Température Durée du
traitement
lots traités après justement (`)/0) ( C) (h)
4A 20 105 24
4B 25 105 24
4C 30 105 24
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
5A 20 120 24
5B 25 120 24
6A 20 135 24
[0152] Les échantillons ont été testés pour leur digestibilité in vitro et
leurs
propriétés de gélatinisation en suivant les mêmes méthodes que dans l'exemple
1.
[0153] Tableau V
RDS (%) SDS (%) RSE (%) RSA (%) vSDS
(%)
Amidon de pois natif N-735 15 24 61 17
44
4A 15 34 51 10
41
4B 18 43 39 8
31
4C 42 37 21 6
15
5A 14 36 50 9
40
5B 35 39 26 6
20
6A 21 41 38 8
30
[0154] Tous les échantillons HMT ont également montré une teneur en SDS plus
5 élevée et une teneur en RSE plus faible que la contrepartie native,
indiquant que le
HMT a affaibli la structure cristalline de l'amidon de pois natif et a
augmenté sa
digestibilité.
[0155] A l'exception des traitements 4C et 5B, les teneurs en RDS sont restées
faibles (21 (:)/0 ou moins). Comme dans l'exemple 1, les deux teneurs en SDS
les
10 plus élevées provenaient des échantillons des traitements 4B et 6A.
[0156] Comme dans l'exemple 1, les traitements 4C et 5B ont produit les RDS
les
plus élevés parce que ces traitements impliquaient une humidité et/ou une
température élevée. En conséquence, ces échantillons pourraient avoir le plus
haut
degré de gélatinisation comme l'indique leur enthalpie de gélatinisation plus
basse
15 que celle des autres échantillons et de l'amidon de pois natif (Tableau
VI ci-après).
[0157] La teneur en RSA de l'amidon de pois natif a légèrement diminué après
la
HMT. Cependant, comme dans l'exemple 1, il y avait de grandes différences
entre
le RSE et le RSA, indiquant que la plupart du RSE dans l'amidon de pois natif
et les
échantillons traités étaient des vSDS.
20 [0158] Les propriétés de gélatinisation sont déterminées comme dans
l'exemple 1.
[0159] Tableau VI
T. ( C) Tp1 ( C) Tp2 ( C) Tc ( C) AH
(J/g
sta rch)
CA 03223640 2023- 12- 20
WO 2023/281213
PCT/FR2022/051349
21
Amidon de pois natif N- 61.0 69.3 ND 78.2 13.6
735
4A 67.4 75.9 ND 82.5 14.2
4B 69.7 Epaulement 82.2 88.0 12.7
4C 66.2 Epaulement 85.0 89.5 11.9
5A 70.6 Epaulement 81.6 87.5 13.1
5B 66.9 76.5 86.9 91.0 11.5
6A 67.6 75.9 86.3 90.3 12.3
[0160] Comme dans l'exemple 1, une augmentation de la température de
gélatinisation (T., Tp et Tc) a été observée pour tous les échantillons HMT,
indiquant
que la structure cristalline a été modifiée par les traitements. A l'exception
du
traitement 4A, les autres échantillons HMT ont montré une Tp2 à >80 C.
[0161] Il semble qu'il y ait eu deux populations de granules après le
traitement HMT,
peut-être parce que l'humidité limitée n'a pas été distribuée uniformément
parmi les
granules d'amidon.
[0162] Les résultats indiquent également que les échantillons HMT étaient plus
résistants à la chaleur que l'amidon de pois natif.
CA 03223640 2023- 12- 20
