La diversité de composition des

graines de légumineuses disponibles,

au bénéfice de la nutrition humaine et

animale

Didier RÉMOND, Unité de Nutrition Humaine,

INRA

2

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 …

3

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

4

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

5

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

6

Composition en acides aminés indispensables

Base USDA

Qualité des protéines

7

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

8

- 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 …

9

[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

10

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

11

Verrous à lever :

- Procédés d’extraction- Optimisation de la fonctionnalité technologique (solubilité, émulsion …)- Goût- Digestibilité, allergénicité ?

Fractionnement protéique

12

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

13

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

14

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

15

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

17

Moyenne : 134 g (cuit)/d

Kim et al., 2016

18

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

19

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

20

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)

21

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.

22

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

23

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

24

Auvergne-Rhône-Alpes

UMR 1019

Unité

Nutrition

HumaineUMR 10

19UMR 1019

Unité

Nutrition

Humaine