Composition du jury :

Mme Isabelle SOUCHON INRA Directeur de these

Mme Elisabeth GUICHARD INRA Rapporteur

Mme Anne THIERRY INRA Rapporteur

M. Pascal BONNARME INRA CoDirecteur de these

M. Jacques GUEGUEN INRA Examinateur

M. Renaud BOULANGER CIRAD Examinateur

Mme Sophie LANDAUD AgroParisTech Examinateur

Résumé :
Les systèmes alimentaires occidentaux ne sont pas durables en termes d’impacts environnementaux et d’effet sur la santé. Une solution est de revisiter les modes de consommation en favorisant les produits à base de protéines végétales. Cependant, un des verrous à l’introduction des protéines végétales dans notre alimentation est leurs défauts sensoriels qui sont un frein à l’acceptabilité des produits par les consommateurs. La fermentation est un procédé ancien qui pourrait être un levier à ce verrou sensoriel. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet de thèse est d’étudier les bénéfices sensoriels apportés par la fermentation de gels enrichis en protéines végétales à l’aide de consortia microbiens sélectionnés. Pour cela, une stratégie alliant analyses sensorielles, microbiologie et physicochimie a été mise en oeuvre. Deux types de matrices contenant 10% de protéines et 10% d’huile de colza ont été étudiés : la première est constituée de 100% de protéines de pois et la deuxième est constituée d’un mélange de protéines de lait (50%) et de pois (50%). Sur la base des connaissances de la matrice et des propriétés fonctionnelles des micro-organismes, 56 souches microbiennes ont été sélectionnées. Une stratégie raisonnée d’assemblage de ces souches a été mise en place, basée sur la répartition équilibrée selon leur groupe phylogénétique, mais aussi sur la connaissance experte des fonctions cibles aromatiques recherchées. En parallèle, plusieurs procédés de gélification ont été étudiés pour structurer les gels. Dans un premier temps, la fermentation a été étudiée sur des émulsions non gélifiées pour permettre la sélection des communautés microbiennes spécifiques pour chaque matrice. Dans un second temps, le potentiel d’adaptation et de fonctionnement des écosystèmes sélectionnés ont été étudiés sur les émulsions gélifiées. La croissance et l’abondance des micro-organismes dans les gels après trois et sept jours de fermentation ont été évaluées sur milieu spécifique et le potentiel aromatique des consortia a été cartographié par un panel sensoriel. Dans une dernière partie du travail, les défauts/bénéfices sensoriels de la fermentation ont été étudiés de point de vue sensoriel et analytique. Les résultats montrent un fort potentiel d’implantation des bactéries lactiques et de la majorité des eucaryotes (en particulier Mucor et Geotrichum) pour l’émulsion mixte comme pour l’émulsion végétale. Même si les souches appartenant aux groupes Actinobacteria et Proteobacteria ne soient pas compétitives vis-à-vis de la flore endogène (Bacillus), certaines espèces comme Hafnia alvei, Acinetobacter johnsonii et Glutamicibacter arilaitensis, ont montré une forte croissance quand elles sont inoculées en associations. Des notes aromatiques spécifiques pour chaque émulsion ont été générées permettant de masquer la note végétale « verte » caractéristique du pois. Ainsi, deux consortia ont pu être sélectionnés sur la base de notes lactiques et fruitées pour l’émulsion végétale (VEGAN), et de notes fruitées pour l’émulsion mixte (MEGAN). Le potentiel d’adaptation de ces deux consortia dépendait de la composition et de la structure des gels. Ainsi, le consortium VEGAN semble bien adapté pour le gel végétal et génère des notes torréfiées/grillées, alors qu’il génère des notes laitières (crème fraiche/caillé frais) dans le gel mixte. Le consortium MEGAN s’implante très bien dans les deux types de gels, générant des notes fromagères et fruitées dans le gel mixte, mais ne permet pas de masquer les notes vertes dans le gel végétal. Les défauts sensoriels attribués aux notes vertes et à l’amertume sont liés principalement à la présence des aldéhydes et des acides aminés hydrophobes respectivement, mais restent encore à approfondir. Cette étude a permis de valider une preuve de concept de formulation de produits alimentaire fermentés et ouvre la voie vers de nombreuses innovations.

Mots-clés : protéines végétales, fermentation, bénéfices sensoriels, consortia microbiens