Texture améliorée : protéines de fève pour les aliments d'origine végétale
Les chercheurs découvrent de nouvelles façons d'améliorer les produits à base de plantes
Des chercheurs de l'Institut Leibniz de biologie des systèmes alimentaires de l'Université technique de Munich ont étudié pour la première fois la manière dont les structures protéiques dérivées des fèves affectent un modèle cellulaire de cellules tactiles buccales humaines. Ces cellules sensorielles répondent à des stimuli mécaniques tels que la pression et jouent un rôle clé dans la perception de la texture et de la sensation en bouche des aliments et des boissons. Ces nouvelles découvertes pourraient nous aider à mieux comprendre et, en fin de compte, à optimiser l'acceptation sensorielle des aliments d'origine végétale, favorisant ainsi un régime alimentaire plus durable et plus sain.
Sanjai Karanth, scientifique à l'Institut Leibniz de biologie des systèmes alimentaires de l'Université technique de Munich, travaille avec le microscope à force atomique, photo : G. Olias / Leibniz-LSB@TUM
G. Olias / Leibniz-LSB@TUM
Pour de nombreux consommateurs, les aspects liés à la durabilité environnementale, à la santé et/ou au bien-être des animaux sont des raisons importantes d'opter de plus en plus pour un régime à base de plantes. Selon Statista, les ventes mondiales d'aliments d'origine végétale ont déjà atteint 29,4 milliards de dollars américains en 2020. D'ici 2030, ce chiffre devrait atteindre 161,9 milliards de dollars.
"Il n'est donc pas surprenant qu'il y ait une forte demande de biomatériaux capables d'améliorer la sensation en bouche des aliments d'origine végétale", explique Sanjai Karanth, premier auteur et associé de recherche au sein du groupe de recherche junior Mechanoreceptors de l'Institut Leibniz. Les nanofibrilles de protéines dérivées des fèves sont l'un de ces biomatériaux.
Des molécules de protéines spéciales
Les nanofibrilles de protéines sont des molécules de protéines spéciales organisées en structures minuscules. Elles possèdent des propriétés physicochimiques uniques qui peuvent avoir un effet durable sur la texture et donc la sensation en bouche des aliments.
Si l'on sait beaucoup de choses sur leur formation et leurs propriétés physiques en milieu liquide, peu de recherches ont été menées sur la manière dont ces fibrilles affectent les cellules dans des conditions physiologiques. Par exemple, on manque d'études sur des systèmes modèles cellulaires qui permettraient de tirer des conclusions sur la perception de la texture des nanofibrilles de protéines.
C'est précisément là qu'intervient la recherche de l'équipe Leibniz, dirigée par Melanie Köhler, chef du groupe de recherche junior. Son équipe se concentre sur la sensation en bouche des aliments. À l'aide de technologies de pointe, le groupe de recherche a étudié pour la première fois comment les nanofibrilles de protéines des fèves affectent les cellules d'une lignée de cellules humaines dites mécanoréceptrices.
Étude dans des conditions physiologiques
En étudiant les cellules modèles dans des conditions physiologiques, les chercheurs ont d'abord constaté, par microscopie à force atomique, que les nanofibrilles rendaient rugueuse la structure de la surface des cellules sans modifier leur élasticité globale. "Comme l'effet biophysique n'était pas très prononcé, nous avons étudié plus avant ce qui se passait au niveau moléculaire", explique Melanie Köhler, chercheuse principale.
Les tests ont montré que l'ajout des nanofibrilles au milieu de culture des cellules modifiait l'activité des gènes récepteurs qui jouent un rôle dans la perception de la texture des aliments. Il s'agit notamment de canaux ioniques mécanosensibles tels que les récepteurs piézo-électriques, ainsi que de récepteurs qui détectent les acides gras. D'autres études sur des membranes cellulaires artificielles ont également montré que les fibrilles interagissent avec les membranes par l'intermédiaire des lipides, ce qui affecte l'élasticité des membranes dans ce système d'essai.
"Bien que notre recherche en soit encore à ses débuts, nos résultats biophysiques et biochimiques suggèrent déjà comment les nanofibrilles peuvent influencer la perception de la texture et de la graisse", déclare Melanie Köhler. "C'est pourquoi nous souhaitons approfondir nos nouvelles découvertes dans le cadre d'expériences et d'études sensorielles futures. À long terme, nous voulons trouver de nouvelles applications pour les nanofibrilles d'origine végétale afin de développer des aliments sensoriellement attrayants avec une texture améliorée."
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