Mise en oeuvre des procédés enzymatiques et des bactéries lactiques dans les industries agro-alimentaires

Ce chapitre vise à décrire les caractéristiques générales des enzymes, telles que les notions de catalyse, de spécificités (régio-, chimio- et énantio-), ainsi que la cinétique à un ou deux substrats. Un rappel de la nomenclature et des principaux mécanismes enzymatiques est également présenté.

Les enzymes sont des molécules complexes produites par divers micro-organismes, des animaux et des végétaux. Ce chapitre résume les principales classes d'enzymes utilisées en agroalimentaire, classées en fonction de leur activité. Les six principales classes sont les oxydoréductases (CE1), les transférases (CE2), les hydrolases (CE3), les lyases (CE4), les isomérases (CE5) et les ligases (CE6).

Ce chapitre présente les principales enzymes impliquées dans la transformation de l'amidon ainsi que des denrées alimentaires lipidiques, protéiques, lignocellulosiques et pectiques. Ces enzymes sont principalement des hydrolases, des oxydoréductases, ou encore des lyases. Leurs activités à l'égard de leurs substrats naturels ainsi que leurs modes d'action sont décrits.

Ce chapitre décrit les substrats et les microorganismes les plus couramment utilisés pour la production des enzymes destinées à des applications agroalimentaires, telles que les lignocellulases, les pectinases, les lipases et les protéases. Ainsi, pour chacune de ces enzymes, les conditions spécifiques de production et les performances des procédés développés sont présentées et discutées.

Ce chapitre décrit les méthodes consacrées à l'amélioration des enzymes et à l'optimisation des procédés les mettant en œuvre. La première approche vise à adapter les enzymes aux conditions de production industrielle ou à des substrats non naturels, grâce à des méthodes d'ingénierie enzymatique. La seconde approche concerne les technologies visant à intensifier les procédés biocatalytiques.

Ce chapitre résume les principales applications des enzymes dans les procédés de transformation de l'industrie agroalimentaire. Plus précisément, il aborde la transformation dans les secteurs de la boulangerie et de la pâtisserie, de la malterie et de la brasserie, de l'amidonnerie, du lait, des matières grasses, des produits carnés et marins, des arômes et des additifs, ainsi que des jus de fruits et des vins. Pour chacune de ces applications, le procédé et l'étape d'ajout des enzymes sont illustrés.

Les bactéries lactiques et les bifidobactéries sont utilisées dans la fabrication de produits fermentés. Lorsqu'elles sont présentes en quantité suffisante et que leur vitalité est préservée, elles peuvent avoir des effets bénéfiques potentiels sur la santé de l'hôte. Ce chapitre analyse l'évolution historique des probiotiques et, plus précisément, des prébiotiques. Il aborde les questions qui jalonnent les avancées en bactériologie depuis Louis Pasteur et pose les bases de la réflexion réglementaire européenne.

Le chapitre 8 décrit l'état de l'art concernant les espèces de bifidobactéries (taxonomie, habitat) et leur évolution temporelle au sein de leurs niches écologiques. Les éléments de physiologie et de métabolisme éclairent les contraintes de production des probiotiques bifides et ouvrent des perspectives sur la prochaine génération de produits d'intérêt en agroalimentaire et en santé, notamment les lipoprotéines de paroi et les bactériocines.

Les lactobacilles sont des bactéries lactiques présentes dans les aliments fermentés tels que le yaourt, le fromage, le pain ou la choucroute. Ils jouent un rôle clé au niveau du microbiote intestinal. Lacticaseibacillus rhamnosus GG est considérée comme une bactérie probiotique modèle et fait l'objet de nombreuses études cliniques visant à démontrer ses effets bénéfiques sur la santé. Dans ce chapitre, le potentiel probiotique de certaines espèces récemment reclassées (Lacticaseibacillus casei, Lacticaseibacillus paracasei, Lacticaseibacillus rhamnosus, Lactobacillus acidophilus) est mis en évidence et discuté.

La microencapsulation est un procédé mis en œuvre dans le but de préserver la vitalité bactérienne au sein de la matrice dans laquelle elle est incorporée ou lors du transit digestif. Pour cela, le choix de la méthode et de la matrice d'encapsulation sont cruciaux et permettent d'atteindre l'objectif précité. Ce chapitre décrit les procédés d'encapsulation et les matériaux d'encapsulation les plus appropriés pour maintenir l'activité des microorganismes d'intérêt.

Le choix de la matrice d'encapsulation est une étape cruciale qui nécessite la prise en considération du devenir des microparticules. Par exemple, pour une libération des bactéries au niveau intestinal, la matrice devra résister aux conditions gastriques. Les matrices peuvent être composées de glucides, de protéines et de lipides, dans des proportions compatibles avec les propriétés physicochimiques visées. Ce chapitre décrit les différentes matrices les plus utilisés et leurs interactions avec leur environnement selon l’application visée.

Les aliments traditionnels sont naturellement fermentés par les microorganismes de l'environnement et des manipulateurs. Le chapitre 12 aborde les différents aliments traditionnels et la variété des souches qui en sont isolées. Plusieurs stratégies utilisant les connaissances acquises sont proposées en perspective de nouvelles approches fermentaires.