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Florilège : une base de données de phénotypes microbiens d’intérêt agro-alimentaire .. Journées qualiment

International audience; This study explores the ability of lactic acid bacteria (LAB) to ferment soy juice. The ability of 276 LAB strains from 25 species to ferment the principal soy carbohydrates, sucrose, raffinose or stachyose was tested in synthetic media and a soy juice. Fermented soy juices (FSJs) were characterized for their odor. Selected FSJs were characterized by targeted metabolomics. All Streptococcus, 83% of Leuconostoc and Lactobacillus and 41% of Lactococcus strains were sucrose-positive, while only 36% of all the LAB strains tested were raffinose-positive and 6% stachyose-positive. Nearly all (97%) the sucrose-positive strains fermented soy juice, indicating that an ability to use sucrose is a good criterion to select strains for soy juice fermentation. Among the most efficient acidifying strains, 46 FSJs had an odor deemed to be acceptable. FSJ composition was dependent on both species and strains: 17/46 strains deglycosylated soy juice isoflavones, the 27 S. thermophilus strains converted a mean 4.4 ± 0.1 g/L of sucrose into 3.0 ± 0.1 g/L of lactic acid versus 5.2 ± 0.1 g/L into 2.2 ± 0.1 g/L for the 18 Lactobacillus and one Lactococcus strains. This study highlights the diversity of the metabolic profiles of LAB strains in soy juice fermentation.

National audience; La naturalité des produits alimentaires représente une demande forte des consommateurs des pays développés. La naturalité s’entend comme une réduction de l’emploi des additifs pour la fabrication, le stockage, la distribution ou l’usage des produits alimentaires, mais aussi la préservation des propriétés organoleptique et santé des macro- et micronutriments constitutifs. Les protéines sont des constituants essentiels pour texturer des aliments. Il existe cependant 2 limites à l’utilisation des protéines pour leurs propriétés de texture : une trop faible concentration en protéines ne permet pas de texturer une matrice alimentaire de façon satisfaisante, tandis qu’une trop forte concentration en protéines thermo-sensibles, comme les protéines de lactosérum, conduit à une agrégation excessive ou une gélification pendant leur traitement thermique. Un recours à l’addition d’agents gélifiants ou stabilisants est donc nécessaire pour atteindre la texture souhaitée (solide, visqueuse, fluide). Dans le cadre d’un projet interrégional, Profil, nous avons étudié le rôle de différentes fractions protéiques du lait pour contrôler la texture des émulsions sur une large gamme de concentration en protéines de lactosérum et sans ajout d’additif en combinant les propriétés de stabilité thermique des assemblages de protéines de lactosérum et les propriétés interfaciales des caséines. A teneur faible en protéines, notamment en caséines, les assemblages de protéines de lactosérum s’adsorbent à l’interface et connectent les globules gras, ce qui permet de texturer l’émulsion. A plus forte concentration en caséines, celles-ci couvrent l’interface au détriment des assemblages de protéines de lactosérum qui restent dans la phase dispersée et les émulsions sont fluides et stables après traitement thermique, même à forte concentration en protéines. Ces travaux ouvrent une voie innovante pour la création de produits laitiers sans additif répondant à la demande de naturalité des consommateurs. La compréhension du rôle de l’interface eau/huile dans la texturation des émulsions et son ingénierie constituent des leviers pour mieux contrôler la texture de produits existants. Ils offrent également des pistes pour la création de nouveaux produits correspondant à de nouveaux usages et de nouvelles habitudes de consommation. Les assemblages protéiques façonnés par traitements thermomécaniques permettent d’obtenir des propriétés fonctionnelles adaptées à un usage culinaire cible. Or, ces traitements impactent la structure des protéines et partie de leurs propriétés santé. Pour pleinement répondre aux enjeux de naturalité des produits alimentaires, la préservation des propriétés santé des protéines constitue également un enjeu majeur de l’alimentation de demain. Des pistes sont actuellement à l’étude pour répondre à ce double enjeu de maitrise de la techno-fonctionnalité et de la préservation de la bio-fonctionnalités des protéines.

Comprendre la digestion pour proposer les aliments de demain. 1ère matinale thématique Sodiaal : la digestion, clé de l’innovation

Les protéines solubles du lait pour texturer les aliments. journée scientifique "science des aliments et valorisation des bio-produits"

During aging, the sensory capacities and the mastication efficacy decrease, limiting both qualitatively and quantitatively the food intake of the elderly. However, protein and calcium requirements increase with age. In this context, the formulation of foods adapted to the nutritional and sensory needs of the elderly is a challenge for the next years. Objective The main objective of this work was to develop a series of cheeses of variable texture made of whey proteins and enriched with different sources of calcium and test their performances on the oral comfort of elderly people, the bioavailability of amino acids and the calcium bioaccessibility. Methodology The model cheeses developed had the same composition (24% of proteins including 23% of whey proteins, and 20% of lipids) and the different textures were generated by modulating the manufacturing process. Sensory analysis were performed on a panel of people over 65, and in vitro digestion performed using the INFOGEST model whereas in vivo digestion experiments were conducted on a conventional pig model. Main findings The results of the digestion studies highlighted the relevance of integrating whey proteins as a major protein source in dairy products, in order to maximize the bioavailability of essential amino acids. In addition, the bioaccessibility of calcium was mainly related to intra-gastric and intraintestinal pH, rather than to the initial chemical form of its source of enrichment. Finally, the sensory study showed that only the textures perceived as “dry” were linked to a significant decrease in the oral comfort of the elderly. Conclusion This work highlights the opportunity to develop sensory and nutritionally adapted dairy products for the elderly. Based on this work, it would be interesting to carry out clinical studies to know the physiological impact of these products on the prevention of osteoporosis and sarcopenia.

Introduction A major challenge in the next years will consist in producing healthy and sustainable foods with optimized nutritional quality. Food fortification to increase micronutrient intakes is a strategy currently used to overcome deficiencies. Objective Since the structural characteristics of food influence disintegration process during digestion, it appears relevant to assess the impact of food structure on micronutrient bioavailability. Methodology Four model foods have been developed and enriched in lutein and vitamin D. These products were designed such as their composition was identical but their structures and textures were different. Custard, pudding, sponge cake and biscuit were thus produced by modulating the production process. A clinical trial has been set up, involving twelve healthy male subjects for a monocentric, controlled and randomized study, in a cross experimental design. After an overnight fast, kinetics of plasma micronutrient levels were recorded for 8 hours following each product consumption. In a second phase, the model foods have been digested using the INFOGEST in vitro model. Kinetics of matrix disintegration and micronutrients release have been recorded. Main findings The micronutrient absorption curves depended on the matrix. Especially, the biscuit resulted in a significantly later peak of maximal absorption for both micronutrients, and a lower total bioavailability for vitamin D. In vitro, digestion might enable to determine which food characteristics influence matrix disintegration, thereby affecting micronutrient bioaccessibility. Indeed, markers of matrix disintegration, namely proteolysis and lipolysis kinetics, suggested differences amongst the four model foods. Conclusion The in vivo results highlight that food structure modulates the kinetics of micronutrient appearance in plasma. Correspondences might be established between the kinetics of food matrix disintegration during in vitro digestion and the kinetics of micronutrient absorption during the clinical study. Using the DIDGI, a dynamic in vitro digestion model, further studies will aim to refine the quality of the model and the results obtained.

NativIF: Conception of an infant formula by filtration : nutritional ,physiological and sensory impacts. STLOpendays

Understanding the action mechanism of enzymes on solid substrate during food digestion. STLOpendays

Infant formulas & New protein sources . STLOpendays

Promoting cooperation between lactic acid bacteria within a community: towards new food applications. STLOpendays

Food based carriers for delivery of proteins and enzymes. STLOpendays

1. Introduction Fermented foods are complex biological ecosystems, harbouring diverse microbial communities which contribute to the quality of these food products. In most industrial processes, these communities are advisedly chosen as starter culture for their adaptation to: (i) the substrates to be fermented (milk, vegetable) (ii) the process (°C, O2, NaCl) and (iii) the desired overall quality of the food product in terms of texture, flavour, nutrition and health benefits. For this purpose, technological properties have been mainly assessed by a time-consuming in vitro screening. We hypothesis that the huge amount of bibliographic and microbial genomic data available in public databases would enable an in silico preselection of the strains of interest before wet laboratory screening experiments. 2. Objectives Our aim was to provide (i) adapted bioinformatic tools to mine the diversity of microbial technological properties and metabolisms (ii) a strategy to preselect strains based on their phenotypes and on their genetic potential (sugar utilization, aroma production). 3. Material and Methods We used a bioanalysis approach to provide insight into the presence of enzyme-encoding genes responsible for targeted technological properties. KEGG, Metacyc, NCBI and CAZY databases were queried by a search on enzyme numbers, names and sequence alignments. We developed Florilege (http://migale.jouy.inra.fr/Florilege/), a database of microbial phenotypes based on text-mining to gather microbial growth conditions. 4. Results Combining both approaches, we set up a bioinformatic preselection of lactic acid bacteria able to degrade sugar from milk, cereal or legume based juice to develop yogurt-like products. Database queries provided a list of microbial species with genes encoding key targeted enzymes. A set of preselected anaerobic, mesophilic and thermophilic strains has been successfully screened on different milk and juice in our wet laboratory providing potential new starter strains. 5. Conclusion The developed tools and the strategy can be usefully applied to other domains like bioremediation and white biotechnology.

Le procédé alimentaire From’Innov permet de produire des fromages selon un protocole ne nécessitant ni égouttage ni affinage. Son concept repose sur l’assemblage de deux matrices laitières : une matrice de texture et une matrice aromatique, constituée d’une ou plusieurs cultures d’au moins un microorganisme producteur d’arôme. L’objectif de cette étude était d’optimiser la production des arômes dans cette matrice. Quatre espèces ont été cultivées dans différentes conditions : Propionibacterium freudenreichii et Propionibacterium acidipropionici pour le propionate, Hafnia alvei pour les composés soufrés et Yarrowia lipolytica pour les acides gras libres. Les composés d’arôme ont été analysés en HPLC pour les acides et en CPG-SM pour les composés volatils. Leur teneur a été augmentée dans les matrices aromatiques. Des fromages ont été produits à partir des matrices les plus concentrées, mais seulement celui incorporé avec 5% de matrice aromatique de Y. lipolytica a été discerné par évaluation sensorielle. D’autres pistes pour optimiser et diversifier l’aromatisation sont en cours d’étude.

Les dernières décennies ont vu une augmentation spectaculaire, à l’échelle internationale,des pathologies liées à l’aliment et à l’alimentation. Le surpoids et ses conséquences tellesque les maladies cardiovasculaires ou le diabète de type 2 touchent environ 1,5 milliard d’adultes dans le monde et la plupart des prévisions prévoient que ce chiffre atteindra 3 milliards d’individus à l’horizon 2030. On estime à près de 3 millions le nombre de personnes décédant chaque année du fait de leur surpoids ou de leur obésité. En France, 6,5 millions de personnes sont considérées comme obèses. La proportion des personnes obèses est ainsi passée de 8,5 % à 14,5 % entre 1997 et 2009. L’augmentation de la prévalence est observée dans toutes les tranches d’âge de la population, y compris chez les séniors, avec une exacerbation chez les femmes (15,1 %) par rapport aux hommes (13,9 %). L’augmentation de l’obésité est majoritairement liée à (1) une plus grande consommation d’aliments très caloriques riches en graisses et (2) un manque croissant d’activité physique en raison de la nature de plus en plus sédentaire de nombreuses formes de travail, de l’évolution des modes de transport et de l’urbanisation. Malgré de multiples campagnes de sensibilisation, force est de constater qu’il est difficile de contraindre les personnes en surpoids à accroître leur activité physique. Une des solutions possibles serait donc de proposer au consommateur une offre alimentaire moins calorique, tout en présentant les mêmes propriétés de rassasiement et de satiété.

Le procédé From’Inov permet de fabriquer des fromages en trois à quatre jours, sans phase d’affinage. Le lait est fractionné par filtration membranaire pour obtenir une matrice de texture. Parallèlement, une matrice aromatique (culture de micro-organismes) est produite. Les deux matrices sont ensuite assemblées et texturées selon les besoins fonctionnels recherchés (tartinabilité, fondant, tranchabilité…). Le même matériel permet ainsi de fabriquer une grande variété de pâtes et d’arômes en un laps de temps réduit. Ce procédé est particulièrement adapté aux produits pour le grand export, mais aussi aux matrices végétales.

Procédé breveté, From’Innov relève un double défi : la diminution du temps d’affinage et la création d’une large gamme de textures et de flaveurs. De quoi faciliter l’élaboration de fromages, pour conquérir de nouveaux marchés, en France comme à l’international.

Introduction et but de l’étude Les protéines généralement utilisées dans les formules infantiles proviennent du lait de vache et sont majoritairement des protéines de lactosérum afin de se rapprocher de la composition du lait maternel. Cependant, certaines protéines végétales offrent également de bonnes propriétés nutritionnelles et pourraient constituer d’intéressants substituts dans un contexte de compétition d’usage des protéines de lactosérum. Le but de cette étude était de comprendre l’impact de la substitution des protéines de lactosérum par des protéines végétales sur le degré d’hydrolyse et sur la bioaccessibilité des acides aminés. Matériels et Méthode Quatre protéines végétales ont été sélectionnées (PV1 à PV4) en raison de leur composition en acides aminés essentiels adaptée aux besoins du nourrisson. Elles ont été utilisées pour développer des formules infantiles de composition identique à la référence (R), à ceci près que les protéines de lactosérum étaient remplacées par une des quatre protéines végétales. Les cinq formules infantiles ont ensuite été soumises à un modèle de digestion in vitro gastro-intestinale en conditions statiques (Ménard et al. 2018). Le degré d’hydrolyse des protéines était mesuré par la méthode OPA (O-phtaldialdehyde). Les acides aminés libres ont été quantifiés par chromatographie échangeuse de cations. Résultats Tableau 1. Teneur en acides aminés libres et degré d’hydrolyse en point final de digestion de cinq formules infantiles Formules infantiles Thréonine (%) Isoleucine (%) Leucine(%) Lysine (%) AAS (%) AAA (%) Degré d’hydrolyse (%) R 12,6±0,7 19,1±0,6 47,9±2,9 71,1±3,2 23,6 ±2,6 79,6 ±3,7 53,0±6,1 PV1 5,8±0,1*** 1,9±0,2*** 12,1±0,7*** 16,9±0,9*** 9,1 ±1,2*** 21,1±0,9*** 29,0±4,1*** PV2 15,7±1,2* 20,9±0,7 51,4±1,6 72,6±1,1 22,0 ±2,3 74,8 ±5,2 65,6±1,2 PV3 14,9±4,0 17,2±1,1 49,7±4,9 73,1±4,4 24,1 ±4,8 75,5 ±5,3 45,4±4,4 PV4 11,8±2,3 16,4±2,8* 45,6±5,1* 68,7±6,6 25,8 ±6,8 71,1 ±8,2 40,2±2,7* Les différences entre les valeurs moyennes des formules PV1 à 4 par rapport à R sont considérées significatives lorsque p < 0.05 (t-Test : *0,05 ; **0,01 ; ***0,001). AAS (acides aminés soufrés) ; AAA (acides aminés aromatiques) Les formules PV2 et PV3 libèrent autant d’acides aminés que la référence (R) et présentent un degré d’hydrolyse équivalent (p>0.05). En revanche, la formule PV4 se distingue de R par une moindre libération d’isoleucine et de leucine et présente également un degré d’hydrolyse plus faible. Enfin, la formule PV1 conduit à des valeurs très inférieures à celles obtenues avec R pour toutes les variables étudiées. Conclusion Il est établi que la cinétique de digestion des protéines dans une matrice et par conséquence, la libération des acides aminés et leur absorption peuvent être influencées notamment par sa composition en protéines (Le Feunteun et al., 2014). De manière concordante, nous montrons ici que la nature des protéines des formules infantiles aurait un effet sur la protéolyse. Ainsi, parmi les quatre formules « végétalisées » testées, seules PV2 et PV3 sembleraient être nutritionnellement comparables à la référence. Des digestions in vitro en conditions dynamiques (plus proches des conditions physiologiques) seront réalisées prochainement afin de compléter ces résultats quant à la qualité nutritionnelle de ces formules infantiles innovantes.

Les recommandations de l’OMS pour l’alimentation du nourrisson et du jeune enfant sont un allaitement exclusif jusqu’à l’âge de 6 mois, puis un allaitement partiel jusqu’à l’âge de 2 ans. Le taux et la durée de l’allaitement maternel en France restent cependant plus bas que les autres pays d’Europe. En 2017 en France, seulement 38% des enfants sont allaités jusqu’à l’âge de 6 mois (WHO/UNICEF, 2017). Lorsque l’allaitement maternel n’est pas possible ou non souhaité pour diverses raisons culturelles, économiques ou personnelles, les formules infantiles restent l’alternative la plus adaptée à la nutrition du nourrisson si leurs compositions respectent les besoins nutritionnels du jeune enfant. Ces formules doivent participer au développement optimale du nourrisson tout en respectant ses contraintes physiologiques, liées notamment à une immaturité digestive et rénale. Les formules infantiles doivent donc se rapprocher le plus possible du lait maternel. Leur composition nutritionnelle est globalement très proche, mais la composition fine et la structure diffèrent de par l’organisation des gouttelettes lipidiques et de la nature des protéines. En terme de digestion, étant donné l’immaturité du tube digestif à la naissance, des conditions de spécificités digestives adaptées aux nourrissons sont à prendre en considération afin de mettre en place des modèles de digestion in vitro pertinents (Bourlieu et al., 2014). Ces modèles sont utilisés aujourd’hui pour des raisons éthique, économique et de praticité pour les études de digestibilité. L’amélioration des formules infantiles, via la recherche et l’innovation, permet de répondre aux besoins nutritionnels et aux enjeux économiques. Des formules infantiles ont été développées pour répondre aux difficultés telles que les allergies, les intolérances, les problèmes de régurgitation, les troubles digestifs ou encore une production plus respectueuse de l’environnement. L’incorporation de probiotiques pour reproduire une partie du microbiote du lait maternel fait également partie de ces nouvelles générations de formules infantiles, mais également des formules infantiles de structures lipidiques et de composition en protéines plus proche du lait maternel ont été mises au point. De nouvelles perspectives visent à rechercher des protéines alternatives aux protéines de lactosérum du lait de vache via l’introduction de nouvelles sources de protéines d’origines végétales. L’objectif est de rechercher et d’étudier l’apport de nouvelles sources protéiques et d’aller jusqu’à la faisabilité technologique et la mesure de digestibilité en vue de s’assurer de la valeur nutritionnelle de ces nouvelles sources protéiques.

The application of fundamental physicochemical concepts for rational design of functional assemblies from food proteins constitute a response to the growing trend toward the development of new and innovative food products and also an opportunity to generate new protein-based supramolecular structures with new applications. Because of their omnipresence in food systems and their biodegradability, proteins are the focus of many attempts for their use as building blocks for such supramolecular structures. Controlled self- co-assembly of proteins can generate a variety of supramolecular structures that vary in shape, size and density (fibrils, spherulites, nanotubes, etc). For instance, well-defined microspheres called heteroprotein complex coacervates (HPCC) can be formed by control mixing of oppositely charged proteins.1 The objective of our research is to understand the mechanisms behind HPCC process from initial spontaneous molecular interaction to micro-scale characterization. In this communication, we will summarize our results on several binary protein systems and will show that co-assembly of proteins into complex coacervates (Figure) is a generic process that is, de facto, independent of the protein amino-acid sequence. We will report on the requirements that drive such spontaneous coassembly: protein conformational state and flexibility, molar stoichiometry, total protein concentration, charge anisotropy, etc. The Research challenges and the promising uses of HPCC in food and non-food sectors (encapsulation of bioactives, design of edible films) will be discussed.

Food based carriers for the delivery of pancreatic enzymes to elderly for restoring digestion and tackling malnutrition. . 5.AgreenSkills Annual Meeting in Edinburgh

Les microorganismes d’intérêt alimentaire : leviers d’innovation au service des aliments fermentés. WEBINAIRE Aliments Fermentés 24-25 mai 2018

Design de communautés bactériennes pour fermenter de nouveaux aliments à base de légumineuses. WEBINAIRE Aliments Fermentés 24-25 mai 2018

Depuis la fin des quotas laitiers en avril 2015, la production laitière européenne a augmenté de 1,4 % par an, alors même que les marchés nationaux sont matures, voire saturés. Cette situation contraste avec la demande mondiale de produits laitiers qui est en hausse, principalement dans les pays émergents. Pour accéder à ces nouveaux marchés du grand export, l’Europe doit développer des fromages fonctionnels, aux goûts adaptés. C’est ce que permet de réaliser le nouveau procédé From’Innov breveté par l’Inra. Il consiste en une réorganisation et un raccourcissement significatif du processus de fabrication fromagère : deux matrices, l'une pour la texture et l'autre pour les arômes, sont réalisées en parallèle puis assemblées dans des proportions spécifiques. Les technologies de filtration membranaire y jouent un rôle central. Process Alimentaire a interrogé les chercheurs Gilles Garric, inventeur du procédé, et Romain Jeantet, directeur adjoint de l'unité mixte de recherche Inra STLO, pour en savoir plus.

Combined steps, such as draining and acidification, as well as ripening downtime still represent bottlenecks during cheese making. Indeed, they negatively affect the control of process efficiency, the cheese weight range, the quality of by-products and the balance between supply and demand. In this work, an innovative process was proposed and validated on a semi-industrial scale in order to manufacture cheese products without ripening, albeit on a large range of texture and taste mimicking fresh to pressed type cheeses. On the one hand, draining and acidification steps were uncoupled by using membrane filtration and centrifugation to fractionate milk constituents, and then by reconstructing a controlled texture matrix with regard to protein / fat ratio, denaturation rate of whey proteins, mineralization and amount of available lactose. Different aromatic matrices were produced in parallel by growing Yarrovia lipolytica, Propionibacterium freudenreichii, a mixture of Lactococcus lactis / cremoris / diacetylactis, or Hafnia alvéi in controlled environmental conditions. In less than four days, aromatic sulfur, ketone, acidic and aldehyde molecules were produced at concentration similar to that of a ripened curd. Finally, the texture and aromatic matrices were assembled in a ratio 90:10, and then textured through pH and temperature adjustment, NaCl, rennet or texturing agent addition. Results showed it was possible to obtain products with firmness varying from that of a spread cheese to that of a semi hard type cheese, and with aroma mimicking Saint Paulin as well as Cheddar depending on the quantities and proportions of added aromatic molecules. This eco-efficient and patented process makes it possible to control each step independently, to reduce significantly the inputs, to obtain standardized by-products and consequently to limit production costs. It is possible with the same equipment to produce from day to day and on demand any types of flavored and textured cheeses.

Impact of whey protein aggregates on texture perception in yogurts . Colloque Biopolymers 2017 (2017-11-29-2017-12-01) Nantes (FRA).

Modulation of the texture of emulsified and acidified model systems by the addition of protein aggregates. Colloque Biopolymers 2017

Structuring foods to improve the bioavailability of bioactives and nutrients. Nutrition Symposium Institut Pasteur de Lille : Nutrevent conference

Le projet Profil,porté par l'Association Bba, regroupe Bel, CR & R, Isigny StMère, Eurial, Lactalis, Laiterie de Montaigu, Laïta, Savencia, Sill, Entremont-Sodiaal, l’Inra, Oniris, l’Université du Maine, l’Université de Bretagne Occidentale et l’Université de Rennes 1 Le consortium Profil, qui regroupe 80 % de la filière laitière, a présenté mi-septembre les résultats intermédiaires de son méta-projet.[br/] Le but de notre consortium est de monter des projets de recherche pré-compétitifs que nous ne pourrions pas faire seul. Le méta-projet Profil se distingue par son ampleur. Il a mobilisé 11 doctorants sur six ans et nous permet d’explorer quatre axes: la texturation, l’émulsion, l’encapsulation et la conservation », commence Raphaël Chacon, président de l’association Bba (Bretagne Biotechnologie Alimentaire) et directeur R & D de Sill. Le projet ayant débuté en janvier 2014, des résultats probants ont déjà été obtenus. Process Alimentaire a déjà détaillé les quatre premières thèses (lire juillet 2016 p. 36). La conférence du 21 septembre à Rennes qui présentait les avancées du projet en a mis en avant d’autres.