II - LE SOJA : DE LA GRAINE AUX PRODUITS TRANSFORMES

Le soja est certainement le végétal le plus cultivé dans le monde du fait de la forte teneur en protéines de sa graine en vue ensuite de son utilisation dans l’alimentation humaine ou animale.

1) Préparation des matières protéiques végétales[20]

Les Matières Protéiques Végétales (MPV) constituent une des classes de produits alimentaires intermédiaires destinés aux industriels alimentaires ou non alimentaires. On distingue les farines, les concentrés et les isolés. Ceux ci contiennent au minimum 50% de protéines.

a) Production de farine déshuilée ou délipidée

Les graines de soja doivent être nettoyées, dépelliculées et les amandes obtenues, délipidées afin d’obtenir la farine dont la teneur en protéines se situe autour de 50%.

Le nettoyage, élimination des corps étrangers (sable, pierres, déchets végétaux et animaux, graines étrangères) et des graines indésirables (endommagées, immatures ou germées), et le décorticage sont réalisés de façon classique. En effet, les graines sont successivement prénettoyées, séchées puis réhumidifiées à une humidité de 10% pour faciliter le décorticage et limiter l’activité de la lipoxygénase enzyme impliquée dans la flaveur désagréable de haricot. Elles sont ensuite nettoyées complètement, éclatées en quatre à huit morceaux et enfin décortiquées.

Les soucis principaux lors de cette étape sont d’obtenir une farine à haute teneur protéique grâce à un fort degré de décorticage et de limiter la perte de solubilité des protéines reflet de leur dénaturation.

La délipidation s’effectue ensuite par extraction à l’aide d’un solvant, généralement de l’hexane. Les fragments d’amandes sont tout d’abord conditionnés thermiquement vers 65°C. Ensuite, les amandes sont aplaties pour donner des flocons afin d’augmenter la surface accessible à l’hexane. Enfin les flocons et le solvant sont réunis dans un extracteur : à l’issu de cette opération les flocons sont dits délipidés : la teneur en lipides doit être inférieure à 1%.

La farine est obtenue alors après broyage.

Celle-ci constitue la MPV la plus utilisée dans le monde et sert aussi de base pour la production de produits à plus haute teneur en protéines : les concentrés (ou concentrats) et les isolés (ou isolats).

b) Production de concentrés

La préparation de concentrés a pour but d’améliorer les caractéristiques nutritionnelles et organoleptiques des farines déshuilées. Cela consiste en l’extraction la plus spécifique possible des composés non protéiques, antinutritionnels ou gênants solubles dans des solvants aqueux plus ou moins polaires.

Les protéines ne doivent pas être solubilisées lors de cette opération (signe de dénaturation) et le concentré obtenu aura une teneur en protéines d’environ 70%.

Comme le montre la figure 2, la farine est dans ce processus tout d’abord lavée (lavage comprenant un nombre variable d’étages selon le degré d’extraction souhaité) par un solvant qui peut-être un mélange éthanol/eau (70/30 par poids), de l’eau récupérée après coagulation thermique ou de l’eau acidifiée à pH 4,5[1] (pH correspondant au pI des protéines du soja, point auquel elles sont presque insolubles). Les sous produits solubles sont mis de côté et, le concentré humide résultant est éventuellement neutralisé (dans le cas de l’utilisation de l’eau acidulée) avant d’être séché et broyé afin d’obtenir le concentré souhaité.

c) Production d’isolés

La fabrication d’isolés de soja est réalisée à partir de la farine et implique donc l’isolement de ses protéines par rapport à ses autres constituants. Les isolés finaux obtenus auront une teneur en protéines généralement supérieure à 90%.

La figure 3 représente le processus de fabrication de l’isolé.

Deux étapes successives sont nécessaires à l’obtention du produit :

1- la solubilisation des protéines et leur séparation des substances insolubles (amidon, constituants pariétaux). Elle est régie par un certain nombre de paramètres liés à la matière première et aux conditions de mise en œuvre (pH et température du solvant, ratio solvant/matière première, temps et nombre d’extraction). Le plus souvent, la solubilisation se fait avec un mélange eau/soude à pH 8-9 et à 55°C. Les composés insolubles sont éliminés par centrifugation. L’extrait protéique obtenu contient généralement que 5 à 8% de matière sèche et contient, outre les protéines, les autres constituants solubles de la farine qui seront éliminés lors de la deuxième étape.       

2- la concentration des protéines et leur purification vis-à-vis des autres composés. Deux voies sont envisageables alors :

- soit, la précipitation isoélectrique des protéines (par addition d’une solution d’acide chlorhydrique ou phosphorique jusqu’à un pH de 4,5-5) et leur séparation par centrifugation vis-à-vis des autres molécules restées solubles (la suspension obtenue après précipitation  est centrifugée, puis lavée par de l’eau à 50-55°C pour entraîner les composés solubles et, recentrifugée. L’isolé est enfin neutralisé à pH 6,5-7 et séché par atomisation .

- soit, l’ultrafiltration qui permet de récupérer en plus des protéines précipitables au pI, les protéines solubles à pH légèrement acide (albumines…). Le retentat correspond à l’extrait purifié et concentré en matière sèche.Il est séché pour obtenir l’isolé.

2) Produits enrichis en protéines de soja destinés aux consommateurs[21]

Le soja constitue la base des produits enrichis en protéines destinés à la consommation directe. Le monde occidental ne consommait du soja que par l’intermédiaire des animaux ou sous forme de matières protéiques végétales destinées aux industriels (farines, concentrés, isolés). En revanche, les orientaux utilisent directement le soja depuis des millénaires sous forme de produits fermentés ou non, liquides (tonyu, sauces,…), pâteux (tofu, miso, tempeh,…), ou même solides (germes, graines grillées). Or, aujourd’hui l’attrait à ces produits d’origine asiatique grandit chez les occidentaux.

a) Le tonyu  
      

La fabrication traditionnelle du tonyu en milieu industriel se déroule selon un processus en trois à cinq étapes fondamentales  représentées sur la figure 4[23].

- le lavage (un nettoyage à sec préalable des graines est nécessaire). Les graines sont lavées trois fois minimum, à température ambiante ou peu élevée, puis égouttées ou même essorées. Il permet, de plus, l’élimination d’une faible part de composés solubles accessibles.

Vient ensuite le trempage dont le but est, entre autre, de solubiliser et éliminer des facteurs indésirables. L’utilisation de solution saline alcaline permet de raccourcir le temps de trempage, ce qui diminue le risque de perte de matière sèche et de protéines solubilisées. Elle permet aussi de limiter la flaveur de haricot, sans l’éliminer totalement, et inactive les inhibiteurs trypsiques[24].

- le blanchiment. C’est un traitement thermique bref (5 à 30 minutes) qui a pour but essentiel de dénaturer les enzymes responsables du goût de haricot, les lipoxygénases (type I et II). De plus, les inhibiteurs trypsiques sont en partie détruits. En revanche, le blanchiment insolubilise une partie des protéines.

- le broyage humide. Celui-ci, selon les procédés occidentaux de fabrication, se fait à chaud (>80°C) afin d’éliminer l’action des lipoxygénases et préparer la cuisson ultérieure. Cependant, si un blanchiment a été effectué selon le procédé traditionnel, la température maximale de broyage est de 55°C afin de ne pas accroître l’insolubilisation des protéines. Le broyage dure généralement de deux à dix minutes. Jusqu’à six minutes, augmenter cette durée est bénéfique pour le rendement protéique du tonyu.

- la cuisson du broyat. Le but ici est de terminer l’élimination des lipoxygénases et de la flore bactérienne, mais également d’améliorer la digestibilité des protéines. Il existe deux possibilités pour la cuisson : soit cuire le broyat, soit séparer d’abord le tonyu et l’okara (partie essentiellement constituée de fibres) et cuire ou stériliser le tonyu ensuite. Une durée de cuisson inférieure à dix minutes augmente la digestibilité des protéines par inactivation des inhibiteurs trypsiques (cas de la cuisson du tonyu et non du broyat) : digestibilité maximum quand l’inactivation des inhibiteurs trypsiques est à 80%.

- enfin, la séparation du tonyu et de l’okara par extraction.

b) Le tofu

Le tofu est un produit protéique concentré obtenu par coagulation des protéines du tonyu. C’est un produit solide (figure 5) hydraté plastique apte à la découpe en morceaux dans lequel les protéines représentent près de 50% de la matière sèche.

Il est utilisé dans la cuisine traditionnelle chinoise coupé en lamelles cuites puis présentées avec une sauce chaude[25]. En revanche, dans la cuisine indienne, les morceaux de paneer (tofu dont la fabrication se fait par coagulation des protéines avec de l’acide citrique et  non avec des sels alcalins) sont frits[26]. La cuisson avant consommation permet de compléter l’inactivation des inhibiteurs trypsiques. Cette cuisson peut être effectuée soit sur le produit tel quel, soit sur le produit alimentaire fini si le tofu est utilisé comme aliment dans des fabrications industrielles (de charcuterie, pâtes farcies, plats cuisinés…). Il peut être aussi consommé cru, en salade ou à la cuillère, mais dans ce cas, les facteurs antinutritionnels doivent être éliminés lors de la fabrication et une pasteurisation ou une stérilisation doit être effectuée pour optimiser sa conservation dans la mesure où c’est un produit frais et altérable.

3) Les produits de soja fermentés [27]

Les produits fermentés de soja sont obtenus par transformation fermentaire de la graine elle-même, de ses dérivés directs (tonyu, tofu) ou des mélanges faisant intervenir des ingrédients amylacés. Ces produits fermentés ont une flaveur relevée, et peuvent améliorer la saveur et la valeur nutritionnelle (apport protéique) de l’alimentation.

a) Les produits dérivés directement du soja par hydrolyse

Pour la préparation de ces produits, il est nécessaire de préparer le koji (mélange de soja cuit, de blé ou de riz inoculés avec Aspergillus orizae ou Aspergillus sojae pour réaliser une fermentation). C’est une source enzymatique (protéolytique et amylolytique) susceptible d’hydrolyser les protéines de soja jusqu’au stade d’acides aminés grâce à des peptidases et protéases. La transformation de la glutamine par une glutaminase (présente grâce à Aspergillus) va entraîner la formation d’acide glutamique, un exhausteur de goût.

- Le miso (pâte de soja) (figure 6): essentiellement consommé comme ingrédient aromatique de soupe. Il contient en moyenne 14% de protéines[28].

Il est fabriqué par l’intermédiaire d’un mélange de soja cuit, de koji de sel et d’eau et ensemencé avec des cultures pures de microorganismes halophiles spécifiques (levures, bactéries lactiques…).

- Le shoyu (figure 7): c’est un hydrolysat liquide de blé et de soja servant de condiment pour de nombreux aliments dont il relève la saveur. Le type tamari, très proche est à base uniquement de soja : il a une teneur plus élevée en protéines, il est plus consistant et a un goût plus prononcé. Il entre plus souvent dans les préparations médicinales et s’harmonise moins facilement avec les aliments[29].

b) Les produits issus de la culture de microorganismes alimentaires sur le soja

- Le tempeh (figure 8): c’est un des aliments fermentés ancestraux le plus populaire d’Indonésie. Plusieurs types de tempeh existent, mais, le tempeh kedelai, à base de soja uniquement est le plus répandu et le plus riche en protéines : il contient 50% de protéines par Matière Sèche et peut être utilisé comme adjuvant technologique[30] ou pour enrichir la valeur diététique[28]. Il est la principale source protéique de certains consommateurs javanais.

Lors de sa préparation, les inhibiteurs trypsiques sont détruits par traitement thermique.

- Le natto (figure 9): il se présente sous forme d’un bloc compact formé grâce au gel protéique du polymère d’acide glutamique.

La composition en acides aminés est pratiquement semblable à celle du soja pur si ce n’est un enrichissement en tryptophane et lysine.

C’est une bonne source de protéines pour l’alimentation infantile ; par exemple, sous forme déshydratée, il peut supplémenter des biscuits pour enfants.[31]

De même que dans le cas du tempeh, les inhibiteurs trypsiques sont dénaturés par traitement thermique lors de sa fabrication ; la lipoxygénase responsable du goût de haricot l’est aussi.           

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