Une démarche d’écoconception originale adaptée aux procédés alimentaires

Dans le cadre d’un projet de ressourcement Qualiment®, une démarche d’écoconception, associant qualité du produit et impact environnemental, a été développée. Elle s’appuie sur le cas de la préservation fonctionnelle de levures, pour définir un cadre générique potentiellement déclinable à tout procédé de transformation alimentaire. Des industriels sont recherchés pour participer à l’établissement de la preuve de concept de son applicabilité à leurs attentes et contraintes.

Photos relatives au projet. © Inra, Welience et Unité Mixte de Recherche Procédés

De la problématique « préservation de la fonctionnalité des levures » …

Les microorganismes sont extrêmement instables lorsqu’ils sont extraits de leur environnement. Leur utilisation industrielle nécessite donc une étape de stabilisation (congélation, séchage, lyophilisation…) afin de préserver leur fonctionnalité (anti-radicalaire, probiotique…) sur de longues durées. Cette étape de stabilisation entraîne souvent des dommages cellulaires importants et fait appel à des procédés réputés fortement énergivores.
Afin de préserver les levures après séchage, les scientifiques ont cherché à optimiser l’itinéraire technique de production, en prenant en compte simultanément les aspects qualité des levures, performances des procédés et impact environnemental.

…. au choix de l’itinéraire technique de production, le plus favorable

Différentes expérimentations ont permis d’agir sur les conditions de fermentation (ajout de précurseurs d’antioxydants dans le milieu de culture) et de séchage (couples temps/température), deux étapes clés dans la production de ferments. Des résultats intermédiaires ont démontré que l’ajout de cystéine dans le milieu de culture permettait d’enrichir les cellules en glutathion, ce qui les rendaient plus résistantes au séchage et augmentait ainsi leur survie par la suite, d’autant plus si le séchage était réalisé à une température modérée (45°C).
Une évaluation environnementale, a été réalisée grâce à la quantification des flux matière et énergie consommés et générés sur des installations pilotes instrumentées, aux différentes étapes. L’analyse des cycles de vie des produits issus des différents itinéraires technologiques a permis de quantifier les impacts environnementaux générés, comme la contribution au réchauffement climatique ou encore l’épuisement des ressources terrestres.
Une analyse multicritère incluant les dimensions produit, procédés et environnement a permis de définir la meilleure stratégie, à savoir une fermentation dans un milieu enrichi en précurseur de glutathion (production de davantage de biomasse) et un séchage en lit fluidisé à 45°C pendant 90 minutes (meilleure préservation de la qualité des cellules). En effet, quelles qu’aient été les hypothèses de scénarios envisagées, plus la levure produite était de bonne qualité, plus son impact environnemental était faible.

Le développement d’une base générique de connaissances

Parvenir à déterminer l’itinéraire le plus favorable, en considérant différents paramètres (ici : qualité du produit, performances des procédés et impact environnemental), a été rendu possible par l’intégration des différentes connaissances et données produites, dans une base de données, la base BaGaTel. Le recours à l’intelligence artificielle pour développer des modèles de description et d’intégration des données, devrait, à terme, permettre de combler les « trous » de connaissance et de faire émerger des pistes d’innovation auxquelles le cerveau humain n’aurait pas pensé.
Le schéma de la base de données BaGaTel a été conçu pour pouvoir être adapté à plusieurs types de projets (ou cas d’utilisation). Ainsi, cette base couvre déjà un domaine complémentaire – la formulation des aliments – grâce à l’intégration des données d’un autre projet portant sur la reformulation de produits laitiers répondant à des critères nutritionnels et sensoriels.

Des industriels recherchés pour valider la preuve de concept

Afin de valider la généricité de cette base, les scientifiques cherchent à constituer un club d’industriels qui pourraient exprimer leurs besoins et attentes vis-à-vis des outils développés.
Cette démarche fait partie du nouveau projet Carnot, intitulé NutriSenAl qui vise à construire un prototype d’outil d’interrogation de BaGaTel permettant de reformuler des aliments répondant à des recommandations nutritionnelles définies (teneur réduite en sel, gras, sucre), avec des qualités sensorielles acceptables. (télécharger l’appel à industriel pour plus d’informations)

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Fernanda FONSECA Unité Mixte de Recherche Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires – UMR 0782 GMPA AgroParisTech, Inra INRA Grignon, 78850 THIVERVAL-GRIGNON
  • Caroline PENICAUD Unité Mixte de Recherche Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires – UMR 0782 GMPA AgroParisTech, Inra INRA Grignon, 78850 THIVERVAL-GRIGNON
En collaboration avec :
Florence HUSSON – Unité Mixte de Recherche Procédés Alimentaires et Microbiologiques, AgroSup Dijon, Université Bourgogne-Franche Comté., Hélène SIMONIN - – Unité Mixte de Recherche Procédés Alimentaires et Microbiologiques, AgroSup Dijon, Université Bourgogne-Franche Comté.
Département(s) associé(s) :
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon

L’Institut Carnot QUALIMENT®


L’objectif de l’Institut Carnot Qualiment® est de faciliter et promouvoir la recherche partenariale et d’offrir aux industriels l’accès à l’excellence scientifique. Il finance, chaque année, plusieurs projets de recherche amont, dit de ressourcement, dont l’objectif est de générer des résultats transférables aux entreprises.
Qualiment® propose aux acteurs privés, qu’ils soient PME, ETI ou grands groupes industriels, une offre de compétences transversale dans le domaine de l’alimentation : nutrition, sensorialité, procédés et structure de l'aliment
  • en savoir plus sur le site : www.qualiment.fr
    Contact : Pauline Souvigner, chargée d’affaire du Carnot Qualiment®, Pauline.souvignier@inra.fr ; Tél : +33 (0) 1 42 75 93 31
    INRA Transfert,  28 rue du Docteur Finlay, 75015 Paris