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La diversité de composition des
graines de légumineuses disponibles,
au bénéfice de la nutrition humaine et
animale
Didier RÉMOND, Unité de Nutrition Humaine,
INRA
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Légumineuses à graines
- Les protéagineux = pois, féverole et lupin.
- Les légumes secs = Haricots secs : haricot commun, haricot de Lima,
haricot azuki, haricot mungo, haricot d'Espagne …
Fèves
Pois secs ou pois cassé, Pois d'Angole
Pois chiche
Lentille
Mongette …
- Le soja
- Tofu, tempeh, miso- Analogues de viandes (burger, knacki …)- Compléments alimentaires …
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Origine du regain d’intérêt
- Alimentation animale
Durabilité des systèmes (incorporation dans rotations diminution engrais N diminution des GES
Diminution des pesticides
Autonomie protéique (diminution des importations de soja)
- Alimentation humaine
Sécurité alimentaire protéique
Effets santé
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1/7 de la population mondiale souffre chroniquement de la faim
1 milliard de personnes ont des apports protéiques inadéquates(retard de croissance, mauvaise état de santé)
insécurité alimentaire
Solutions durables pour augmenter la mise à disposition de
protéines alimentaires de bonne qualité pour la totalité de la
population mondiale
+ 30%
Nourrir la planète
Alimentation humaine
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Les légumineuses : une source de protéines
0 10 20 30 40 50 60
Viandes et abats
Fromages
Poissons
Graines oléagineuses
Charcuteries
Œufs
Graines protéagineuses
Céréales et pâtes
Yaourts
Lait
Pommes de terre
Légumes verts
Fruits
Teneur en protéines , g/100 g de matière sèche
70
(soja, colza, tournesol, arachide …)
(pois, lentilles, lupin, fèves, …)
(blé, riz, maïs …)
Teneur en protéines
% du produit brut : Soja (35%) > lupin (31%) > Fèves (25%) > Lentille (23%) > haricots sec, pois … (21%)
Teneur en acides aminés indispensables
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Aliments Digestibilité iléale réelle Ref
Caséine 98.0 Deglaire et al., 2009
Viande 94.3 Sylvester et Cummings, 1995
Œufs (cuits) 90.9 Evenpoel et al., 1998
Farine de blé 90.3 Bos et al., 2005
Farine de lupin 91.0 Mariotti et al., 2001b
Isolat de soja 91.5 Mariotti et al., 1999
Isolat de pois 89.9 Mariotti et al., 2001a
Isolat de colza 84.0 Bos et al., 2007
Biodisponibilité des acides aminés
Très bonne digestibilité des farines et isolats de légumineuses
Graine (non chauffée)
Digestibilité iléale
standardisée
Soja 78
Pois 80
Lupin 85
Féverole 84
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- Présence d’un réseau de constituants glucidiques
indigestibles qui peut limiter la digestion des protéinesGraines
Gilani & Sepehr, 2002
Plus grande sensibilité aux facteurs antinutritionnels des personnes âgés ?
Traitement thermique
Solubilisation
Traitement thermique
Solubilisation
Solubilisation
- Présence de facteurs antinutritionnels
Inhibiteurs trypsique
Lectines
Tanins
Saponines
Phytates …
Teneur variable en fonction des espèces et des cultivars
Soja, ….
Pois chiche, fève, pois ….
Lentilles, fève, pois ….
Fève, haricots secs …
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[même AA] (mg/g protéine de référence)DIAAS % =
[AA limitant digestible] (mg/g protéine testée) x100
Score des acides aminés indispensables digestibles (DIAAS)
[même AA] (mg/g protéine de référence)DIAAS % =
[AA limitant digestible] (mg/g protéine testée) x100
Score des acides aminés indispensables digestibles (DIAAS)
0
50
100
150
Bœuf Lait Œuf Blé Pois SojaLys AA Soufrés
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de nouveaux critères de qualité
Vitesse de digestion
Âgés
Jeunes
Co
nc
en
tra
tio
n s
an
gu
ine
en
ac
ide
s a
min
és
Temps
Protéine lente
Protéine rapide
Seuil de
stimulation
repas
Personnes âgées :
Protéines à digestion rapide plus
intéressantes pour lutter contre la
fonte musculaire (sarcopénie)
Légumineuses ? Interaction avec les modes de préparation ?
020406080
100120140
mg
/g p
roté
ine
020406080
100120140
mg
/g p
roté
ine
Leucine Arginine
Rôle signal ou fonctionnel de certains AA
Leucine → stimule la synthèse protéique → lutte contre la sarcopénie
Arginine → synthèse de NO, vasodilatation périphérique → lutte contre le syndrome métabolique
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Verrous à lever :
- Procédés d’extraction- Optimisation de la fonctionnalité technologique (solubilité, émulsion …)- Goût- Digestibilité, allergénicité ?
Fractionnement protéique
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Peptides bioactifs
Action périphérique Système immunitaireSystème nerveux centralSystème cardiovasculaire
Action localesur le système digestif
In vivoà partir de l’aliment ?
Inhibition de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ACE)
Effet antihypertenseur
Lupin (Boschin et al., 2014)
Pois (Jakubczyk et al., 2013)
Lentilles (Barbana et Boye., 2011)
Soja (Gu et Wu, 2013)
…
Fraction d’hydrolysats protéiques
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Ex : Pâtes céréales-légumineuses
Ex : Substituts d’œufs à base de plantes
objets d’innovation en nutrition protéique
Population générale, et végétarienne :
Amélioration de la qualité nutritionnelle des aliments en combinant les sources végétales
Substitution de tout ou partie des protéines animales par des protéines végétales dans les aliments
Préserver la qualité nutritionnelle
Populations spécifiques : sportifs, personnes âgées,récupération post-traumatique …
Optimiser l’apport protéique en fonction des nouveaux critères de qualité et des besoins particuliers de chaque population
Aliments, supports nutritionnels Développement d’ingrédients protéiques versatiles en combinant des protéines végétales assurant une composition en acides aminés et une vitesse de digestion optimisée
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Riche en glucides complexes : amidon (40-45%), fibres (15-20%)
Index glycémique faible
INDEX GLYCEMIQUEPois chiches 39Lentilles 42Haricots secs 40Pois cassés 45Spaghetti 70Riz blanc 91Pommes de terre 110(Ref pain blanc, Foster-Powell et al.2002)
Prévention du diabète de type 2et du syndrome métabolique (Mollard et al., 2012)
de l’hyperglycémie et hyperinsulinémiepostprandiale
Personnes diabétiques
Légumineuses
féculents : le pain et tous les produits de panification (biscottes, pain grillé…), les céréales (riz, blé, orge, avoine, seigle…), les légumineuses (lentilles, fèves, pois chiches, haricots secs…)
à chaque repas et selon l’appétit
Minimum 2 portions (60-80 g) /s
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Riche en glucides complexes : amidon (40-45%), fibres (15-20%)
Fibres solubles : du cholestérol (total et LDL)
(Sirtori et al., 2012 ; Abeysekara et al., 2012 ; Bähr et al., 2013)
Prévention des maladies cardio-vasculaires
Fibres insolubles :
Prévention des cancers(colon)(Fechner et al., 2013)
(Tosh et Yada, 2010)
féculents : le pain et tous les produits de panification (biscottes, pain grillé…), les céréales (riz, blé, orge, avoine, seigle…), les légumineuses (lentilles, fèves, pois chiches, haricots secs…)
à chaque repas et selon l’appétit
Minimum 2 portions (60-80 g) /s
Légumineuses
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De la satiété Contrôle du poids corporel ?(semble surtout intéressant lors d’une restriction énergétique, McCrory et al 2010)
féculents : le pain et tous les produits de panification (biscottes, pain grillé…), les céréales (riz, blé, orge, avoine, seigle…), les légumineuses (lentilles, fèves, pois chiches, haricots secs…)
à chaque repas et selon l’appétit
Minimum 2 portions (60-80 g) /s
Légumineuses
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Minéraux : teneurs intéressantes en Fer, Ca, K, Mg et Se
Vitamines : teneurs intéressantes en B1, B6, PP
Polyphénols ( tannins, acides phénoliques, isoflavones (phytoestrogènes) …), saponines, phytates, phytostérols ….
féculents : le pain et tous les produits de panification (biscottes, pain grillé…), les céréales (riz, blé, orge, avoine, seigle…), les légumineuses (lentilles, fèves, pois chiches, haricots secs…)
à chaque repas et selon l’appétit
Minimum 2 portions (60-80 g) /s
Légumineuses
Des effets négatifs ou positifs (antioxydant, antiinflammatoire, antiathérogène, anticancéreux …)
une question de dose
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Revues
Densité nutritionnelle élevée
Haricots : Hayat et al., 2014Pois : Dhal et al., 2012Lupin : Kouris-B & Belski 2016Pois chiche : Jukanti et al., 2012
Les freins à la consommation :- image ‘l’aliment du pauvre’
- désagréments intestinaux (présence de galactosides indigestibles dans l’intestin grêle,
fermentés dans le colon)
Alimentation humaine
Nombreux effets positifs sur la santé
Consommation en France : en moyenne 1,6 kg par personne/an (Agreste, 2011), contre 3,9 en Europe, 5,9 au niveau mondial, et de 7,2 kg/personne/an en 1920
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Alimentation animale
Monogastriques
Même problématique que pour l’homme en termes d’apport d’acides aminés indispensables(pois, lupin féverole, riche en Lys mais relativement pauvre en AAS et Trp)
Soja, pois, féverole, lupin
Dominée par le tourteau de soja : - teneur en protéines élevée, - composition en AA équilibrée - prix
- Traitement thermique pour désactiver facteurs antitrypsiques et lectines.- Traitements mécaniques (décorticage, broyage) pour augmenter la digestibilité.
Peyraud et al., 2016
Pois : microbroyage, digestibilité vraie ↑ de 10 pts
Taux d’incorporation dans les aliments (mouture fine, FAN inactivés, équilibre en AA assuré)
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Alimentation animale
Soja, pois, féverole, lupin Ruminants
- La plus grosse partie des acides aminés absorbés est d’origine bactérienne
L’équilibre en acides aminés est moins crucial que chez les monogastriques
- Les bactéries ruminales peuvent dégrader certains facteurs antinutritionnels, notamment les inhibiteurs trypsiques
Pois, lupin et féverole peuvent être consommés crus
Les limites : Les protéines des graines crues sont très solubles et dégradables dans le rumen, ce qui limite leur valeur azotée pour le ruminant.
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La dégradabilité ruminale peut être fortement abaissée par des traitements thermiques tels que la trituration, l’extrusion ou le toastage,
Table AFZ 2004
• Introduction possible jusqu’à 4 à 5 kg de graines ( 15 à 20% de la MS) dans la ration en substitution des tourteaux sans affecter les performances
1 kg de tourteau de soja = 2,3 kg de pois + 0,1 kg de tourteau soja tanne1 kg de tourteau de soja = 2 kg de feverole + 0,1 kg de tourteau soja tanne1 kg de tourteau de soja = 1,5 kg de lupin + 0,1 kg de tourteau soja tanne.
Unip-Arvalis, l’Institut de l’elevage, 2005
Règles de substitution en vache laitière
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Conclusions
La place des légumineuses dans notre alimentation est confortée par les
études récentes : Contrôle de la glycémie, de la cholestérolémie, de la prise alimentaire
Une carte importante à jouer dans le domaine de la nutrition protéique
Evolution vers une nutrition ciblée
Vieillissement de la population
• Personnes âgées
• Surpoids, obésité
• Récupération post-traumatique
• Sportifs …
Enjeux : proposer pour les populations cibles des aliments permettant de répondre à leurs besoins spécifiques en protéines
2. Travailler sur des mélanges de protéines issues de différentes sources végétales→ composition et cinétique de libération des acides aminés ‘idéales’ en fonction de
la cible ( Butteiger et al., 2013 ; Van den Braak et al., 2013)
1. Travailler sur l’extraction et le fractionnement des protéines
Elevage : beaucoup de choses connues, un potentiel important, mais un frein
avant tout économique