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Un nouveau projet de recherche explore la transformation des protéines d'insectes pour des solutions alimentaires durables
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Face aux défis posés par la croissance démographique mondiale, l'aggravation de la pollution environnementale et la raréfaction des ressources naturelles, la science et l'industrie recherchent activement des solutions durables pour nourrir l'humanité. L'utilisation de sources de protéines alternatives – par exemple les insectes – constitue une piste prometteuse.
Le projet « ProtinA » (titre complet : « Exploitation nutritionnelle optimisée de sources de protéines alternatives grâce à des technologies de transformation innovantes et durables, à l’exemple des grillons Acheta domesticus ») réunit l’expertise de l’Institut Leibniz pour les techniques agricoles et la bioéconomie (ATB) de Potsdam, de l’Institut allemand de recherche sur la nutrition ainsi que de trois partenaires industriels, dont la société membraPure GmbH.
Les protéines sont un élément essentiel d’une alimentation équilibrée et remplissent une multitude de fonctions vitales dans le corps humain. Elles servent de composants de base pour les cellules, les tissus et les muscles, contribuent à la formation d’enzymes et d’hormones et soutiennent le système immunitaire. Comme le corps humain ne peut pas produire lui-même des quantités suffisantes de protéines, un apport continu par l’alimentation est nécessaire.
Traditionnellement, les sources de protéines comprennent des produits d'origine animale et végétale tels que la viande, le poisson et les légumineuses. Cependant, face à la croissance démographique, aux ressources naturelles limitées et au changement climatique, des efforts croissants sont déployés pour identifier des sources de protéines alternatives. Ces alternatives visent à rendre l'approvisionnement en protéines plus durable tout en réduisant l'impact environnemental de l'élevage à grande échelle.
Dans ce contexte, les insectes sont considérés comme une option prometteuse. Ils nécessitent moins de ressources telles que la nourriture, la terre et l'eau, génèrent moins d'émissions de CO₂ et fournissent néanmoins des protéines de haute qualité et des micronutriments essentiels. Pour leur utilisation dans la production alimentaire, il est toutefois essentiel non seulement de garantir des conditions de transformation hygiéniques, mais aussi de comprendre pleinement leur composition nutritionnelle, en particulier leur profil en acides aminés et la manière dont celui-ci évolue au cours de la transformation.
C'est là qu'intervient le projet de recherche ProtinA, qui vise à développer de nouvelles approches.
L'objectif du projet est d'analyser et d'optimiser différents procédés de transformation de sources de protéines alternatives en utilisant les grillons comme organisme modèle. La question de l'impact des procédés technologiques sur la qualité nutritionnelle des aliments obtenus joue ici un rôle particulier. Les résultats doivent non seulement être exploitables sur le plan scientifique, mais aussi mettre en évidence des applications concrètes dans la pratique.
Un élément central du projet est le contrôle précis des processus de transformation. On étudie comment les différentes étapes du processus agissent sur la structure et la fonction des protéines. Des méthodes d’analyse optique permettent de visualiser ces changements en temps réel et de les contrôler de manière ciblée.
« La composition en acides aminés est un aspect important. Pour la déterminer, nous développons un protocole standardisable pour la préparation des échantillons et la quantification », explique le Dr Alexander Angersbach, collaborateur scientifique chez membraPure GmbH. L'analyse des acides aminés à l'aide d'un analyseur d'acides aminés est un outil d'analyse central dans ce projet. Ce système permet la détermination à la fois qualitative et quantitative des différents acides aminés.
L'analyseur d'acides aminés permet une détection fiable même à de très faibles concentrations et n'est pas significativement affecté par des matrices d'échantillons complexes. Par rapport à d'autres méthodes d'analyse telles que la LC-MS/MS ou la HPLC, il nécessite généralement une préparation d'échantillons moins complexe.
Les acides aminés libres et liés peuvent tous deux être analysés. Les acides aminés libres sont déterminés par dérivatisation post-colonne : après la séparation chromatographique, un réactif réagit avec les acides aminés et forme des dérivés stables et colorés. Les acides aminés primaires produisent des composés violets, tandis que les acides aminés secondaires forment des dérivés jaunes. Ces signaux sont enregistrés et quantifiés à partir des surfaces des pics.
L'analyse des acides aminés est particulièrement importante pour les « nouveaux aliments », parmi lesquels figurent les produits à base de protéines d'insectes. Les autorités de contrôle telles que l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) exigent des profils d'acides aminés détaillés afin d'évaluer la qualité des protéines. Alors que l'analyse des acides aminés n'est pas obligatoire pour la plupart des aliments conventionnels – seule la teneur totale en protéines doit être indiquée –, elle prend de plus en plus d'importance en raison de la croissance du marché des protéines végétales, des substituts de viande et des aliments fonctionnels. Dans de nombreux cas, les profils d'acides aminés détaillés servent également à des fins de marketing.
Des exigences supplémentaires sont définies par des organisations telles que la LUFA (Landwirtschaftliche Prüf- und Forschungsanstalten), qui évaluent à la fois la teneur et la qualité des acides aminés dans les aliments. Au cours de la production, il est indispensable de garantir la stabilité et la disponibilité des acides aminés, ce qui nécessite souvent des conditions de transformation soigneusement contrôlées.
Les acides aminés eux-mêmes peuvent être des composés sensibles. Ils peuvent subir des modifications chimiques tant au cours des processus biologiques que lors de la préparation des échantillons, par exemple par oxydation. Dans certains cas, l’acide aminé d’origine n’est plus détectable, car il a été transformé en un autre composé – comme la glutamine, qui se transforme en acide glutamique.
Les stratégies de transformation élaborées dans le cadre du projet doivent être conçues de manière à préserver autant que possible la biodisponibilité des protéines, c'est-à-dire leur capacité à être assimilées par l'organisme humain. Cela est vérifié aussi bien en éprouvette (in vitro) que dans des modèles biologiques (in vivo) afin d'acquérir une compréhension globale des liens entre la transformation et l'effet nutritionnel.
Le contrôle ciblé des différentes étapes permet en outre d’éviter une transformation excessive et inutile des aliments. Cela préserve non seulement la qualité du produit, mais contribue également à la préservation des ressources et donc à la durabilité écologique.
« Notre approche de recherche s’étend des matières premières animales alternatives aux différentes étapes du processus, jusqu’à l’évaluation nutritionnelle du produit final », explique le Dr.-Ing. habil. Oliver Schlüter, directeur du domaine de programme « Aliments sains » de l’ATB. « Au début, nous nous concentrons sur les systèmes alimentaires liquides riches en protéines, puis nous aborderons également les formes de produits secs. »
Les responsables du projet sont convaincus que les connaissances acquises dans le cadre de ProtinA pourront à l’avenir être transposées à d’autres sources de protéines alternatives ainsi qu’à différentes catégories de produits. À long terme, cela pourrait déboucher sur la création d’aliments innovants, riches en nutriments et durables, qui seront également bien accueillis par les consommateurs.
Ce projet de recherche est financé par le ministère fédéral de l’Alimentation et de l’Agriculture (BMEL) dans le cadre du programme de promotion de l’innovation (référence de financement : 281A809B21) et soutenu par l’Office fédéral de l’agriculture et de l’alimentation (BLE).
