Publiée dans Food Chemistry (2016), cette étude portée par l’INSERM et menée en collaboration avec le CRT AGIR examine les isoflavones du soja, composés phyto-oestrogéniques abondants dans les produits à base de soja, suspectés de se comporter comme des perturbateurs endocriniens. La différence entre les expositions historiques dans les régimes asiatiques traditionnels et les expositions actuelles, marquées par l’industrialisation, est étudiée. Les procédés traditionnels — trempage prolongé, cuisson longue, fermentation (comme pour le tofu ou le tempeh) — permettent de réduire de 50 à 80 % la teneur en isoflavones. En effet, ces molécules sont hydrosolubles et se dissocient donc des protéines dans l’eau. À l’inverse, les procédés modernes notamment pour la fabrication de jus de soja, retiennent beaucoup plus d’isoflavones, augmentant potentiellement l’exposition des consommateurs.
Le projet vise à isoler de façon optimale les isoflavones contenues dans le lait de soja. La matrice de base étant liquide, la méthodologie retenue pour cette séparation sera donc la filtration membranaire. L’objectif est donc de déterminer si via cette technique et en faisant varier certains paramètres clefs (produit/process), une séparation optimale peut être atteinte en termes de teneur totale en isoflavones ou spécifiquement sur un aglycone particulier (partie moléculaire d’un isoflavone). Également, post-filtration, il est important de contrôler si les aptitudes du lait de soja n’ont pas été altérées en termes de gout, de qualités nutritionnelles ou bien de propriétés fonctionnelles notamment lors de l’étape de coagulation pour obtenir du tofu. Enfin, le projet visait à tester une méthodologie analytique pour doser précisément les isoflavones (méthode traditionnelle par chromatographie (HPLC) versus un dosage immunologique ELISA (Enzyme-Linked Immuno Assay).
Définir la méthode de dosage
Lorsqu’on parle d’isoflavones et surtout de quantité à doser, on est parfois proche du milligramme par gramme de produits voire inférieur car la teneur dépend du résidu aglycone (génistéine, daidzéine ou glycitéine, partie moléculaire liée à un dérivé « sucre ». Afin de pouvoir jaugé des efficacité des procédés de séparation, il faut donc pouvoir quantifier chaque isoflavone aussi précisément que possible que ce soit dans le produit de départ, le perméat, le rétentat ou lors de la transformation des phases liquides en tofu par exemple.
La première phase du projet a donc consisté en l’organisation d’un test à l’aveugle en vue de comparer les méthodes analytiques de dosages des isoflavones (HPLC vs ELISA). Sur 10 échantillons anonymisés provenant de partenaires, il n’y a pas eu de différences significatives entre les deux méthodes mais le dosage immunologique ELISA a malgré tout montré une meilleure appréciation de la glycitéine (isoflavone minoritaire). C’est donc cette méthodologie qui a été retenue pour l’ensemble du plan d’essai déployé en seconde phase.
Tests en ultrafiltration
Les premiers essais menés ont consisté à faire varier le pH par ajout de bicarbonate de sodium (seul agent basique autorisé dans ce type de produit) de manière à réaliser la séparation électrostatique entre les protéines contenues et les isoflavones. Initialement à un pH de 6,7, les différents jus ont été ajustés aux pH 7,5, 8 et 9. La température et la pression transmembranaire ont ensuite été ajustées pour améliorer l’efficacité de séparation mais elles n’ont cependant que des effets très négligeables (durée moyenne d’une ultrafiltration : 5 heures). L’augmentation du pH reste le paramètre le plus significatif puisqu’en passant en milieu alcalin les rendements d’extraction ont augmenté en moyenne de 3 à 25%.
La technique d’ultrafiltration sépare donc bien les composés dans le jus de soja que l’on retrouve ensuite dans le perméat et le rétentat. Malgré tout, ce procédé concentre le jus (rétentat), ce qui a pour effet d’augmenter la quantité de protéines et donc de colmater les membranes ce qui limite alors l’extraction des isoflavones au fur et à mesure du temps. Le fait de diluer continuellement le lait durant l’extraction a permis de conserver la fluidité du jus au cours du procédé, d’améliorer la reproductibilité des essais et a permis de déplacer l’équilibre dans le sens de l’extraction des isoflavones. Durant ce processus, le pH a été maintenu constant (ajout d’eau alcaline plutôt que l’eau du réseau). Ainsi, le rendement d’extraction a atteint les 52%.
Figure 1 : Évolution de la récupération des isoflavones dans un jus de soja. Daidzéine (bleu), Génistéine (rouge) et isoflavones ensembles (vert) au cours d’un essai d’ultrafiltration (quantité recueillie en mg). Source : AGIR
Les analyses sensorielles ont malgré tout révélé une perte du gout « végétal » post-process. Ainsi, pour essayer de conserver les arômes et les éléments nutritionnels tout en extrayant les isoflavones, un procédé multi-étape visant à ultrafiltrer les différents perméats et rétentats puis à recombiner certains d’entre eux a été imaginé. Au final, un jus de soja à teneur réduite en isoflavones (-83%) a pu être obtenu (Figure 2).
Figure 2 : Procédé multi-étape de filtration du jus de soja en vue de réduire les teneurs en isoflavones tout en conservant les propriétés organoleptiques et nutritionnelles. Source : AGIR
Qualité fonctionnelle des jus filtrés ?
Le jus à teneur réduite en isoflavones a alors été testé comme matière première en vue d’étudier son aptitude à coaguler et à former le tofu. Ainsi, en présence d’agent coagulant (Nigari), l’objectif était de peser la masse de coagulât formée et de petit lait et de venir ensuite doser les isoflavones dans chacune des parties (Figure 3).
Malheureusement, le jus ultrafiltré présentant le moins d’isoflavones a perdu en partie son aptitude à coaguler par rapport à un jus conventionnel non traité (43% de coagulât contre 65% en moyenne dans nos conditions). L’hypothèse émise ici concerne plus l'exposition du jus à une température prolongée qui affecterait la qualité protéique ou bien la teneur en sels (provenant de l’agent alcalin) qui viendrait limiter voire empêcher la coagulation. En sa présence, il est possible qu’un écrantage au niveau des charges protéiques empêche les interactions nécessaires à la formation d’un réseau dense conduisant ainsi à la formation d’un gel.
Figure 3 : Différences observées entre un jus de soja non traité (à gauche) et déflavonoïsé (à droite) lors de la préparation d’un tofu soyeux. Source : AGIR
En conclusion
La déflavonoïsation du jus de soja est possible par la technologie de séparation membranaire à condition de pouvoir rendre le jus alcalin avant le traitement. De plus, il est essentiel de conserver le même volume de produit à traiter durant la filtration de manière à ne pas concentrer le produit qui peut engendrer le colmatage des membranes et ainsi limiter l’extraction des isoflavones. Une déflavonoïsation à hauteur de 86% a pu être obtenue par filtrations successives et la recombinaison des différents rétentats a permis de conserver les propriétés aromatiques au plus proche d’un jus initial. Néanmoins, les dilutions progressives à l’eau alcaline impactent les propriétés sensorielles via des gouts végétaux moins prononcés et une salinité malgré tout perceptibles. De plus, un jus ultrafiltré reste malgré tout moins fonctionnel comparativement à un jus initial notamment par la présence des sels alcalins dans le continuum aqueux qui viendraient perturber les interactions protéiques responsables de la texture gélifiée caractéristique du tofu.
Si vous souhaitez en savoir plus sur la méthodologie utilisée, les résultats détaillés ou les conclusions, vous pouvez retrouver la publication dans sa totalité ici.
Source : Fernandez-Lopez, A., Lamothe, V., Delample, M., Denayrolles, M. & Bennetau-Pelissero, C. (2016), Removing isoflavones from modern soyfood: Why and how? Food Chemistry, 210, 286-294. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.04.126
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