Dans les articles précédents, nous avons abordé brièvement les avantages de la fermentation pour la sécurité alimentaire, les avantages pour la santé et la transition vers les protéines. Son rôle clé dans le secteur laitier est indéniable, tandis que son importance pour le développement de produits à base de plantes a rapidement augmenté. Cependant, la sélection des cultures, le mélange des souches et le contrôle du processus de fermentation sont loin d’être simples. Pour savoir comment le faire efficacement, j’ai parlé à Wim Engels, chef de projet principal et expert en fermentation alimentaire pour NIZO, qui a plus de 30 ans d’expérience dans les domaines de la fermentation, de la chimie, de la biochimie et de l’affinage du fromage.
René Floris : Qu’est-ce que la fermentation, et quels avantages offre-t-elle à l’industrie alimentaire ?
Wim Engels: Dans la fermentation alimentaire, les micro-organismes vivants modifient la chimie d’un ingrédient ou d’un produit alimentaire par des processus métaboliques utilisant des enzymes. Pour les fabricants d’aliments, la fermentation peut:
- prolonger la durée de conservation et la salubrité d’un produit alimentaire
- ajouter des bienfaits pour la santé à l’aliment, comme des vitamines, des peptides (bioactifs) et des probiotiques, ou aider à réduire les niveaux de sucre, de gras et de sel
- fournir une profondeur de saveur et de texture très agréable
Et il fait tout cela sans composants ou ingrédients ajoutés, en soutenant les objectifs de « clean label », par exemple.
RF: Comment la fermentation est-elle « conçue » dans un produit alimentaire?
WE: Lors du développement d’un produit alimentaire, il y a rarement une seule souche bactérienne qui produira toutes les caractéristiques souhaitées. En règle générale, nous sélectionnons une culture « de démarrage » responsable de la fermentation principale, puis ajoutons des cultures « auxiliaires » pour des saveurs, des textures, des propriétés de stockage spécifiques, etc. Créer cet équilibre est très complexe. Les bactéries sont des organismes vivants qui n’agissent pas toujours comme nous le voulons ou nous nous y attendons. Différentes souches peuvent mieux faire dans des conditions de température ou d’oxygène spécifiques, vous souhaitez donc combiner celles qui pousseront et se métaboliseront dans le même environnement. Enfin, les souches interagissent les unes avec les autres, parfois de manière indésirable.
Vous devez comprendre les bactéries de démarrage et leur métabolisme: comment elles convertissent les acides aminés en composés qui contribuent à la saveur, à la texture, etc. Cela vous permet de diriger votre combinaison de cultures, par exemple, si vous voulez un « profil de saveur gouda ».
Même dans ce cas, les bactéries agiront probablement de manière inattendue. Il n’y a pas d’arbre de décision qui spécifie « si vous faites A, B et C, vous obtiendrez certainement le résultat D ».
RF : Comment testez-vous alors les combinaisons de bactéries et de souches ?
WE : Le dépistage initial d’une bactérie se fait généralement dans des milieux de laboratoire, mais le comportement peut être différent lorsque nous appliquons des substrats plus complexes, par exemple des produits laitiers, des émulsions à base de protéines végétales, etc. Un criblage à grande échelle de caractéristiques telles que l’acidification rapide à l’aide de collections de cultures existantes peut fournir un aperçu des souches appropriées.
Tester la fonctionnalité des micro-organismes dans un substrat alimentaire « réel », tel que le fromage, à une micro-échelle peut être une étape rapide et rentable. Ensuite, vous pouvez monter en puissance pour voir comment les processus ont un impact sur le résultat. Le comportement et le métabolisme des bactéries sont fortement affectés par leur environnement, de sorte que de petits changements apparemment dans vos processus peuvent modifier considérablement le résultat.
RF: Comment la fermentation a-t-elle aidé les fabricants d’aliments à répondre aux besoins réels du marché?
WE: La fermentation est largement utilisée dans l’industrie laitière depuis des décennies, et le processus est devenu très sophistiqué et adapté. Par exemple, chez NIZO, nous avons développé des souches avec des caractéristiques très spécifiques telles que la production de diacétyle pour la saveur ou de nisine pour la saveur
conservation, réduction de l’amertume, tolérance de la température ou des plages de pH ou exécution à la surface du fromage. Cela donne aux développeurs de produits une énorme boîte à outils avec laquelle travailler.
Si vous développez un fromage avec une teneur réduite en gras ou en sel, par exemple, vous pouvez avoir des problèmes de goût, de texture, de contamination et de détérioration. Pour les résoudre par fermentation, l’accent est mis sur la sélection d’une culture de démarrage qui crée les conditions appropriées pour permettre une longue durée de conservation (par exemple par acidification rapide ou production de composés antimicrobiens comme la nisine) et ajuster la saveur et le profil de texture du fromage, par exemple avec des souches auxiliaires appropriées. De cette façon, une technologie de transformation du fromage qui permet le développement d’une saveur complète avec moins de sel ou de graisse peut être développée.
RF: Comment cette connaissance de la fermentation laitière se traduit-elle pour les alternatives à base de plantes?
WE: Pour donner un exemple, la croissance des moisissures est une préoccupation constante avec les fromages d’origine végétale – mais peut être traitée par une acidification rapide. Cela peut être fait chimiquement, par exemple en ajoutant de l’acide lactique, ou avec fermentation. Grâce à nos propres recherches, nous avons montré que les fromages à la crème à base de plantes acidifiés par fermentation sont plus résistants aux moisissures que ceux amenés au même pH avec de l’acide lactique.
De tels résultats peuvent être utilisés pour optimiser les stratégies de traitement. Cependant, vous ne pouvez pas simplement « copier » les processus de fermentation et les mélanges du monde laitier, car les bactéries réagiront d’une manière différente au substrat végétal, qui a des sucres, des protéines, des graisses et une teneur en humidité différents.
RF : Comment pouvez-vous « concevoir » des bactéries qui offrent les caractéristiques dont vous avez besoin, en utilisant une évolution accélérée ?
WE: Parce que les bactéries se développent si rapidement, elles peuvent être adaptées par inoculation répétée sur le substrat souhaité. Ce n’est pas infaillible, mais vous pouvez maximiser le potentiel en commençant par la meilleure souche,
savoir à quoi s’attendre et quel résultat vous voulez, et même utiliser le séquençage du génome pour contrôler et surveiller les nouvelles capacités métaboliques du micro-organisme.
Par exemple, si vous souhaitez créer un yaourt à base de soja, il existe deux obstacles importants. Tout d’abord, les sucres complexes dans le soja ne sont pas idéaux pour la fermentation par des bactéries lactiques laitières. Deuxièmement, les produits à partir de soja ont tendance à donner une saveur « off » que les consommateurs n’aiment pas.
Pour relever ces défis, nous avons adapté les cultures de yaourts laitiers en utilisant une évolution accélérée, en les cultivant encore et encore sur un substrat de lait de soja avec des contrôles fréquents pour vérifier qu’elles évoluaient de la « bonne » manière: convertir le sucre, produire les saveurs et les textures souhaitées. En six mois, nous avons eu une toute nouvelle combinaison de cultures qui pouvaient produire un yaourt à boire avec la douceur et le goût souhaités, sans saveurs ou avec des saveurs « off » réduites.
RF : Comment la conception de la culture axée sur les connaissances de fermentation améliorera-t-elle la saveur des protéines végétales ?
WE: Le vaste potentiel de la fermentation pour améliorer la qualité des protéines d’origine végétale a été reconnu par les parties prenantes à tous les niveaux qui lancent des recherches conjointes pour relever les défis. Un exemple est le projet TKI Agri &Food , public-privé, présidé par le NIZO et le secteur public-privé. Il vise à développer des procédés de fermentation génériques pour améliorer la saveur et la texture des protéines et des isolats végétaux.
Le mois prochain, nous reviendrons sur la transition protéique, en explorant des méthodes pour contrôler les agents pathogènes dans la chaîne, en particulier pour les produits d’origine végétale.
