Des protéines de soya à valeur ajoutée

Les consommateurs sont de plus en plus intéressés à inclure dans leur alimentation des protéines d'origine végétale en grande partie à cause des effets bénéfiques pour la santé qu'on leur attribue. Les protéines de soya sont les plus consommées de par le monde et, selon les données de 2009, la consommation de protéines de soya représenterait 68 % de la consommation totale de protéines végétales. Selon la nature du procédé utilisé pour extraire et purifier les protéines de soya, les isolats (90 % et plus de protéines) obtenus peuvent encore contenir des quantités variables de composés indésirables tels que les inhibiteurs trypsiques et l'acide phytique. La trypsine est une enzyme qui permet la digestion des protéines et les inhibiteurs trypsiques empêchent cette enzyme de fonctionner correctement. Il est assez facile des'en débarrasser en chauffant les flocons ou la farine de soya avant d'extraire les protéines. Il en va autrement de l'acide phytique qui s'attacheaux protéines et qui, lui, n'est pas détruit parla chaleur. La présence d'acide phytique dans l'isolat peut réduire jusqu'à 90 % l'absorption du calcium dans l'intestin et il empêche l'assimilation des protéines. Chez les adultes ayant un régime alimentaire varié, ceci ne pose pas de problèmes, mais il peut en être autrement chez les nourrissons, les enfants et adolescents en pleine croissance, de même que chez les personnes âgées qui ont des besoins plus élevés en calcium et en protéines. Or, la grande majorité des isolats de protéines de soya qu'on trouve présentement sur le marché ont une teneur élevée en acide phytique.

L'électricité et la filtration à la rescousse!

La solution pour réduire le contenu en acide phytique des isolats? En gros, il s'agit de libérer l'acide phytique en abaissant le pH de l'extrait de soya puis de l'enlever par filtration. On utilise l'électrodialyse à membranes bipolaires pour acidifier le milieu et libérer l'acide phytique puis on procède à l'ultrafiltration (Figure 1).

Figure 1: A. Électrodialyse à membranes bipolaires - MC : membrane cationique, MBP : membrane bipolaire. B. Ultrafiltration
La description de cette image suit
Description - Figure 1

La première partie de l'image illustre une cellule d'électrodialyse à membrane bipolaire. La cellule comporte une membrane bipolaire (MBP) et deux membranes cationiques (MC). Un assemblage de cellules d'électrolyse courant peut compter jusqu'à 200 cellules empilées entre les électrodes. Lorsqu'une différence de potentiel électrique est directement appliquée au module, les membranes bipolaires provoquent l'électrodissociation des molécules d'eau et la production de protons (H+) et d'ions hydroxyde (OH-). L'extrait de protéine de soja à acidifier est circulé dans le compartiment acide, où les ions H+ produits par les membranes bipolaires entrent en contact avec le flux de protéines et réduisent leur pH. Concurremment, les cations présents dans le flux de protéines traversent les membranes cationiques et, en réagissant avec les ions OH- produits par les membranes bipolaires, forment les bases correspondantes.

La deuxième partie de l'image illustre une membrane d'ultrafiltration. L'ultrafiltration consiste à appliquer une pression transmembranaire suffisante pour permettre à une solution de traverser une membrane semi-perméable dont la taille des pores varie de 1 à 100 nanomètres. Les molécules d'eau et de soluté présentes dans le flux d'alimentation et dont le poids moléculaire est inférieur à la valeur nominale du seuil de coupure, peuvent traverser les pores de la membrane par perméation et se retrouver dans le flux de perméation, tandis que les composés d'alimentation de plus haut poids moléculaire sont piégés à la surface de la membrane. Dans le cas du procédé de purification de l'extrait de protéine de soja, la plupart des protéines restent fixées sur la membrane tandis qu'une portion importante des autres composants, par exemple les hydrates de carbone, les minéraux et l'acide phytique, traversent la membrane d'ultrafiltration par perméation.

L'électrodialyse à membranes bipolaires utilise l'électricité pour couper en deux des molécules d'eau, ce qui génère des ions H+ et OH- et les diriger dans deux compartiments séparés par une membrane : les H+ d'un côté et les OH- de l'autre. L'addition de H+ acidifie le milieu et abaisse le pH de 9 à 6. C'est donc dans ce compartiment qu'on placera l'extrait de soya. La beauté de cette approche est que c'est l'eauprésente dans l'extrait de protéines de soya qui est utilisée pour générer les ions H+ et OH- ce qui minimise le volume d'eau nécessaire et par conséquent le volume d'effluent généré par le procédé. L'étape d'ultrafiltration permet de séparer les protéines de soya des molécules indésirables un peu à la façon d'une passoire en se basant sur leur différence de taille. La plupart des protéines sont retenues par la membrane tandis que les sucres, les minérauxet l'acide phytique passent au travers et sonten bonne partie éliminés. L'ultrafiltration à pH 6s'est avérée la plus efficace car à ce pH les liens entre l'acide phytique, le calcium et lesprotéines sont faibles.

En plus d'être plus faciles à digérer, les protéines obtenues par ce procédé (Figure 2) sont en bonne partie solubles en milieu acide (pH 2 à 3,5), ce qui constitue un autre avantage considérable pour la préparation de boissons protéiques à base de jus de fruits par exemple.

Figure 2: A. Flocons de soya avant extraction des protéines. B. Isolat de protéines de soya avec un faible contenu en acide phytique.
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