Rôle de Complémentarité des Protéines Solubles du lait pour les Protéines de la Fève Soja1

Role de Complementarite des Proteines Solubles du lait pour les Proteines de la F eve Soja 1

J. Lefaivre2, l\1me L. Trembla:v3 , J. P. Julien2.4 et G. J. Brisson3 ,4 Departement des Vivres, Departement de Zootechnie et Centre de Recherches en Nutrition Universite Laval

Resume Les proteines vegetales, de plus en plus utilisees en industrie alimentaire, ont, en general, une valeur nutritive inferieure a celle des proteines d'origine animale. En melangeant des proteines solubles du lait et des proteines de soja a differents taux, il a ete (possible d'obtenir des proteines alimentaires de tres haute valeur nutritive. Le coefficient d'efficacite proteique (CEP), la methode "slope ratio" et des analyses de carcasses ont ete utilises pour mesurer la valeur nutritive de ces proteines.

Abstract Plant proteins used by the food industry usually have a lower nutritive value than animal proteins. By mixing cheddar cheese whey protein and a soybean protein isolate at different levels, a food protein of high nutritive value was obtained. The nutritive value was measured by the protein efficiency ratio (PER), slope ratio and carcass analyses.

Introduction Les proteines vegetales, en general, et les proteines de la feve soja, en particulier, sont de plus en plus utilisees dans l'industrie alimentaire. De plus, la culture de la feve soja semble vouloir s'implanter serieusement dans notre pays. Comme, d'autre part, les pro· teines de soja ont une valeur nutritive generalement inferieure aux proteines animales (Henry, 1965) et que, d'autre part, le petit-Iait de from age contient des proteines d'une tres haute valeur nutritive (Henry, 1957, Kuroda, 1967, Wegelin, 1967), une etude de leur compementarite devient un sujet d'interet. Nous avons choisi l'isolat de proteine de soja ("iso· late soya protein") comme source de proteine vegetale parce qu'en plus d'etre un produit tres concentre c'est egalement un produit qui a une faible valeur nutritive, a cause de sa deficience en methionine et en cystine (Huge, 1961, Meyer, 1966, Rackis et al., 1961). Le but de nos travaux etait donc de trouver des proportions proteines de soja et de proteines solubles du lait qui permettraient d'obtenir des proteines alimentaires de haute valeur nutritive.

Materiel et Methode a) Sources de proteines

Les proteines solubles du lait (W) ont ete obtenues en faisant coaguler a pH 4.5 et a une temperature de 95°C du petit·lait de from age cheddar concentre 2:l. Apres filtration, le coagulum a ete lave avec de l'eau pour le debarrasser du lactose residue!. Le produit ?ommercialise sous le nom de "promine D" (a) (P) a ete utilise comme source de proteines vegetales. 1 contributiOn" No129, Faculte des Sciences de l'Agrlculture et de l'Alimentatlon et Contribution No 12, Centre de Recherches en Nutrition. 2 Departement des Vlvres, Faculte d'Agrlculture. 3 Departement de Zooteehnle, Faculte d'Agrieulture. 4 Centre de Reeherches en Nutrition.

(a) Central Soya, Chemurgy DiVision, 1825 North Laramle Ave.. Chicago, Illinois, U.S.A. Can. Inst. Food Sel. Technol. J. Vol. 5, No. 2, 1972

b) Anirnatlll! et diMes

Pour la poursuite de nos travaux, nous avons utilise 190 rats albinos, males, d'un poids moyen de 49 g. et de lignee Sprague-Dawley. Nous avons forme 26 groupes de 6 ou 10 rats chacun selon le cas. Les groupes recevant une diete contenant 10% de proteine, de meme que le groupe recevant un regime protei-prive, etaient constitues de 10 animaux chacun, tandis que tous les autres en comptaient six. Les animaux etaient nourris "ad libitum", et la nourriture fraiche leur etait fournie deux fois par semaine. Le Tableau 1 donne la composition des dietes. Quatre groupes ont re~u des dietes contenant respectivement 3, 5, 7 et 10% de proteines solubles du lait (W) comme seule sou.rce de proteine, et quatre autres groupes 3, 5, 7 et 10% de caseine (C). Les seize autres groupes etaient alimentes avec des dietes contenant 3, 5, 10 et 12% de proteines. Ces seize groupes en comprenaient quatre recev'ant l'is'olat de proteine de soja (P), quatre recevant le melange de proteines solubles du lait et d'isolat de proteine de soja dans les proportions 1:1 (WaP), quatre recevant le melange de ces memes proteines dans les proportions 1:3 (WbP), et enfin quatre recevant le melange dans les proportions 1:9 (WcP). La diete protei-prive etait composee de 78.7% d'amidon de mais, 6.3% de cellulose, 10% d'huile de mais (Mazola), 4% de sels mineraux (USP XIV) et 1% d'un complement vitaminique. c) Calcul des coefficients d'efficacite proteique (CEP) I ..e CEP des proteines de base et de leurs melanges ont ete calcuIes apres 3 semaines d'alimentation, en choisissant les groupes de dix rats chacun qui recevaient les dietes a 10% de proteines. d) Mesure des «slope ratios)) Notre experience a ete planifiee de fa~on a pouvoir calculer les "slope ratios" selon la methode decrite par Hegsted et Chang (1965), e) Analyses des carcasses A la fin de l'experience, les rats ont ete sacrifies et les carcasses conSerV€2S au congelateur (-29°C) jusqu'au moment des analyses chimiques. Le pourcentage d'humidite a ete determine par lyophilisation des carcasses broyees; les matieres grasses ont ete extraites selon la methode Soxhlet en utilisant un m~lange de chloroforme: methanol (2:1) et les proteines ont ete calculees par difference apres le dosage des cendres.

Resultats et Discussion I) Courbes de croissance a) Pl'oteines de base:

Les courbes rapportees a la figure 1 montrent que les proteines solubles du lait, a tous les taux sauf a celui de 10%, stimulent une croissance plus rapide 87

_ . - . - 3% PROTEINE

100

oS

- - 5% ---- 10% -------- 12%

150

- - - - 3% PROTEINE - - 5% ---- --- 10%

90

~

J:

<.9

§ W lJ..

3:

80

:> 0>(/)

0

0

0...

0 CD

70 IJJ

>

::i

..- fro

...... C5 _-:;..,...:::: --- W3

60

--- ----

_----C 3

r=----.-===-=_=--_-_------- ~ -----------f:

3

2

3

2

DUREE DE LEXPERIENCE(SEMAINES) EXPERIMENTAL PERIOD (WEEKS)

Fig. 1 Courbes de croissance des animaux recevant des regimes it base de proteines solubles du lait (W), de caseine (C) ou d'isolat de proteine de soja (P) it des taux differents.

que la caseine ou la Promine D. Au taux de 10%, la caseine est legerement superieure mais de fa~on non significative (P = .05). L'ecart entre les proteines du lait (Wet C) et la Promine D (P) s'accentue a mesure que s'eleve le taux proteique de la diete. Ceci pourrait s'expliquer par le fait que les proteines du lait ont une concentration en acides amines essentiels telle qu'elles peuvent eouvrir les besoins pour l'entretien a des taux plus faibles que les proteines de la feve soja (Promine D). Consequemment, a mesure que s'eH~ve le taux proteique du regime une plus grande proportion de l'azote devient disponible pour la croissance. Il a ete propose par Said et Hegsted (1969) que les exigences en acides amines pour l'entretien et la croissance ne sont pas les memes. II semble donc que les acides amines (Tableau 2) que contiennent les proteines s'olubles du lait soient plus aptes a couvrir, a la fois, les besoins pour l'entretien et la croissance que ceux de la caseine purifiee ou de la Promine D, surtout lorsque le taux proteique du regime est moindre que 10%. b) Melanges des proteines de base: Le tableau 3 et la figure 2 rapportent les donnees relatives a la croissance des rats recevant les differents melanges des proteines de base. Nous constatons que le melange 1:1 (W.P) semble avoir stimuIe une croissance plus elevee que les melanges 1:3 (WbP) et 1:9 (WcP) et ce, a tous les taux proteiques etudies. L'analyse statistique demontre que l'effet de com-

88

3

DUREE DE L..:EXPERIENCE(SEMAINESl EXPERIMENTAL PERIOD (WEEKS)

Fig. 2 Courbes de croissance des animaux recevant les melanges de proteines soJubles du lait et d'isolat de proteine de soja it des taux differents: W.P 50% proteines solubles du lait 50% proteine de soja WbP = 25% " " "+ 75%" "

+

W cP

=

10%

+

90%"

"

plementarite des proteines solubles du lait est significatif (P = 0.05) pour tous les niveaux de substitution. De plus, nous constatons que le melange fait dans les proportions 1:1 (W.P) et les proteines solubles du lait lorsqu'utilisees comme source unique de proteine dans la ration stimulent la croissance de fac;on identique. Il est donc interessant d'observer qu'il est possible de corn bIer toutes les deficiences de la Promine D si on l'utilise dans un melange a parties egales avec les proteines solubles du lait. De plus, l'analyse de variance nous a revele une difference hautement significative entre chacun des taux proteiques des diMes, et une interaction hautement significative entre les melanges et les taux proteiques. Cette interaction pourrait indiquer que l'effet de compIementarite des proteines solubles du lait (W) n'a pas ete le meme a tous les taux proteiques de la diete. Un examen du tableau 3, en effet, montre qu'au taux de 3 et 5% l'effet de complementarite n'est pas confirme de fac;.on significative. Par contre, au taux de 10%, le groupe W.P se distingue de fa~on significative des groupes WbP et W'cP, tandis qu'au taux de 12% il Y a une difference entre le groupe WcP d'une part et les groupes W.P et WbP d'autre part. Si on accepte le point extrapole W12, et si on se base uniquement sur la croissance, trois observaJ. Inst. Can. Sel. Teehnol. Aliment. Vol. 5, No 2, 1972

Tableau I

Composition des dietes (%)(1). ~_urce de_pr
Code

ClO

3.4 5.7 7.4 10.2 3.6 6.0 11.4 13.8 3.8 5.6 7.6 12.4

W a P3 WaPs WaP,o W a P'2 W bP3 W h P5 WbP,o W b P12 W,P 3 W,Ps 'tV,P,o W,P'2

3.2 5.5 11.5 12.7 3.6 5.5 11.2 12.7 3.6 5.6 10.9 13.1

W3 W5 W7 WlO

P3 P5

PlO P12 C3

CS

C7

Table 1.

Proteines de base 3.3 5.5 7.8 lU 3.4 5.7 11.5 13.8 3.2 5.4 7.5 10.8 Melanges des proteines de base 1.7 1.7 2.8 2.9 5.6 5.7 6.7 6.9 0.8 2.6 1.5 4.3 3.0 8.6 3.6 10.3 0.3 3.1 0.6 5.2 U 10.3 1.3 12.4

Composition of diet (%)

Amidon de mais(3)

Cellulose(4)

74.2 71.2 68.1 63.6 74.8 72.1 65.4 62.8 74.5 71.7 68.9 64.6

7.5 8.3 9.1 10.3 6.8 7.2 8.1 8.5 7.3 8.0 8.6 9.6

74.5 71.1 64.5 61.6 74.6 71.7 64.6 61.8 74.7 72.0 65.2 65.6

7.2 8.2 9.2 9.8 7.0 7.5 8.8 9.3 6.7 7.3 8.3 8.7

(1).

_Sour~~f

Code

Protein Content

Whey Protein

proteins- - - - Promine D Casein

Corn starch Cellulose

Chaque diete contenait de plus 10% d'huile de mais (Mazola), 4% de sels mineraux (USP XIV) et 1% de complement vitaminique. (2) Scheffield Chemicals Co., Norwich, New York. (3) St-Lawrence Starch Co., Port Credit, Ontario, Canada. (4) N.B.C. Corp., Cleveland, Ohio. (1)

Tableau 2

Teneur en acides amines des proteines de base (g/16g N).

Acides amines

Proteines solubles du lait

Caseine

Promine D

Acide aspartique Threonine Serine Acide glutamique Proline GlYcine Alanine Valine Methionine Isoleucine Leucine Tyrosine Phenylalanine Histidine Lysine Argmine

9.98 5.66 5.02 19.91 3.76 2.47 5.24 5.15 2.53 4.00 8.08 4.52 6.45 1.83 12.68 2.73

4.95 4.24 4.77 22.36 9.10 1.97 2.79 5.84 2.95 3.83 9.59 6.16 4.92 2.30 9.67 3.02

7.57 3.84 6.78 26.22 4.20 4.03 3.54 4.27 1.52 3.62 8.23 3.96 6.01 2.06 7.23 6.92

Tabl-=- 2 Amino acids composition of different proteins (g/16g N). Amino acids

Whey proteins

Casein

Can. Inst. Food Sei. Teehno!. J. Vo!. 5, No. 2, 1972

Promine D

tions semblent donc se degager du tableau 3: a) l'effet de compIementarite est fonction du taux proteique de la ration; b) Feffet de complementarite du melange 1:1 (W.P) est plus marque au taux proteique de 10% qu'au taux de 12% ce qui semble indiquer qu'a mesure que le taux proteique de la ration augmente Feffet de complementarite diminue; c) un effet synergetique entre les proteines solubles du lait (W) et les proteines de soja (P) semble exister puisqu'aux taux de 10 et 12% le melange 1:1 (W.P) donne des poids vifs plUS eleves que les proteines solubles du lait employees seules. II) Ooefficients d'ejjioaoite proteique (OEP) L'evolution de la croissance des rats n'est pas toujours consideree comme un critere suffisant pour mesurer la valeur nutritive des proteines alimentaires. C'est pourquoi, comme critere additionnel, nous avons calcule le CEP des proteines de base ainsi que celui de leurs melanges, et les resultats sont presentes au tableau 4. Selon le test de Duncan, il n'y a pas de difference significative entre le CEP des groupes C, WaP et WbP alors qu'il y en a une entre tous les autres groupes.

89

Tableau 3

Poids vifs des animaux recevant les proteines de base ou leurs melanges apres trois semaines d'experimentation (g).

Sources

Moyennes

Taux IProteiques (%)

proteiques

5

10

12

7g e

lOBed

120"

3

---------------------------------

Proteines de base (Source-proteins) Proteines solubles du lait (whey proteins) (W) -~

96 d

63 a

Promine D (P) ~eIanges.

(Mixtures) Proteines solubles du lait: Promine D (1:1)

68 be

116d

139b

97d

126b

86e

(WcP)

Whey proteins: Promine D 0:1) Proteines solubles du lait: Promine D (1:3) (WaP) Whey proteins: Promine D 0:3) Proteines solubles du (ait: Promine D 0:9) (WbP) Whey proteins: Promine D (1:9)

50a

97 be

57ab

Moyennes.... Table 3

63 abe

53

63

70b

95

111

Live body weights of aninlals receiving the source-proteins or their mixtures after a feeding period of three weeks.

------

Sources of proteins

Protein levels (%)

3

5

10

Means of 12

treatments

.. Valeur extrapolee. .... Les differences entre chacune des moyennes pour chacun des taux proteiques soot hautement significatives (P < 0.01). abcd: Les valeurs affectees d'une meme lettre dans une meme colonne ne sont pas differentes de fa<;on significative (P=0.05). Tableau 4

Coefficients d'efficacite proteique (CEP) et valeurs nutritive relatives (%) obtenus.

Sources de proteines

Valeur nutritive relative (% )

CEP

-------------

0.2a

100.0

O.lb 0.04e O.l b

73.5 41.2 85.3

0.2b

79.4

1.9 ± O.ld

55.9

Proteines soJubles 3.4 -+du lait (Whey proteins) (W) Caseine (Casein) (C) 2.5 ± Promine D (P) 1.4 ± Proteines solubJes dll Jait: 2.0 ± Promine D 0:1) (WaP) Whey proteins: Promine D 0:1) Proteines solubles du lait: 2.7 Promine D 0:3) (WbP) Whey proteins: Promine D 0:3) Proteines solubles du lait: Promine D 0:9) (WcP) Whey proteins: Promine D 0:9) Table 4

Protein efficiency ratio (PER) and relative nutritive values obtained.

Sources of proteins

------

PER

Relative nutritive value (%)

----

abcd: Les valeurs affectees d'une meme lettre ne sont pas diffe-= rentes de fa<;on significative (P 0.05).

=

90

On peut donc conclure qu'il existe une grande difference entre la valeur nutritive de la Promine D et les proteines solubles du lait. Cependant, l'addition de proteines solubles du lait aux proteines de soja dans des proportions de 1:1 (W.P) ou de 1:3 (WbP) el(we la valeur nutritive du melange suffisamment pour la rendre egale a celle de la caseine. Dne faible addition dans des proportions de 1:9 est suffisante pour obtenir un melange d'une valeur significativement plus elevee que la Promine D seule. En se basant sur la methode du CEP, les melanges utilises n'ont pas atteint la valeur nutritive des proteines solubles du lait employees seules. Ainsi, les conclusions tirees a partir des courbes de croissance et de CEP sont differentes sur certains points. In) Methode «slope ratio" Les courbes de la figure 3 et les equations de regression presentees au tableau 5 placent les proteines de base ainsi que leurs melanges dans le meme ordre que les CEP. Les courbes de la figure 3 ont He tracees en utilisant comme point d'origine la perte de poids enregistree pour les animaux gardes au regime proteiprive; mais les equations de regression du tableau 5 ont ete caIculees suivant deux methodes differentes. Dans le premier cas, methode I, nous avons exclu les donnees du groupe protei-prive alors que nous ne J. Inst. Can. Sel. Teehnol. Aliment. Vol. 5, No 2, 1972

Tableau 5

Valeurs de A et B des courbes de regression (Y = A +Bx) obtenues par deux methodes differentes pour le calcul des "slope ratios" et valeurs nutritives relatives relatives (VNR) pour chacune des methodes. ----

Sources de proteines

Proteines solubles du lait (W) Whey proteins Caseine (C) Casein Promine D (P) Proteines solubles du lait: Promine D (1:1) (W.P) Whey proteins: Promine D (1:1) Proteines solubles du lait: Promine D (1:3)

METHOD I (excluant le groupe protei-prive) A B - 2.811 550.011 -

6.511b

-1O.5 b - 7.711b

METHOD 11 (incluant le group protei-prive)

VNR (%)

100

A

B

-7.311

605.511

VNR (%)

100

438.211b

79.8

-

8.311

454.0be

74.9

293.4 e 524.211

53.4 95.4

-10.311 - 8.711

291.2 e 531.411b

48.0 f37.7

-

8.0 b

409.9 b

74.6

-

8.911

415.5e

68.6

-

8.3b

350.0be

63.7

-

9.1 11

357.9d

59.1

(WbP)

Whey proteins: Promine D (1:3)

Proteines solubles du lait: Promine D (1:9) (W,P)

Whey proteins: Promine D (1:9)

Table 5

Values of A and B' of regression curves (Y =A +Bx) obtained by two different methods of calculating the slope ratios and relative nutritive values (RNV) in each case.

Sources of proteins

METHOD I (free-protein group excluded)

l'avons pas fait suivant la methode n. Suivant cette derniere methode, il n'y a pas de difference sig-nificative ni entre les pentes des groupes W.P et W, ni entre celles des groupes W.P et C, ni entre celles des groupes WbP et C. Ces resultats sont Iegerement differents de ceuxobserves selon le CEP qui donnait une difference significative entre les groupes W et W.P'. La methode I donne moins de differences significatives entre les traitements et peut alors etre consideree comme etant moins efficace que la methode n. Tout comme le CEP, la methode "slope ratio" donne des resultats legerement differents des courbes de croissance, en Cl' sens que les proteines solubles du lait (W) conservent la plus haute valeur nutritive, tandis que les courbes de croissance favorisaient le melange 1:1 (W.P) par rapport aux proteines solubles du lait employees seules. II est it remarquer que le CEP et le "slope ratio" tiennent compte du taux de consommation, tandis que la croissance est une mesure plus globale qui peut etre infIuencee par plusieurs facteurs dont l'appetence des dietes. QueUe que soit la methode utilisee cependant, on ne peut pas predire de far;on certaine la valeur nutritive d'un melange de proteine a partir des valeurs obtenues avec les proteines de base empl'oyees seules. Ceci est dft a un effet de complementarite imprevisible. Ainsi le melange 1:1 (W.P) devrait donner des resultats exactement a mi-chemin entre les deux prot{~ines de base employees seules, alors que par experiCan. Inst. Food Sel. Teehnol. J. Vo!. 5, No. 2, 1972

RNV

METHOD 11 (free-protein group included)

RNV

mentation, ce melange induit une croissance plus rapide que les proteines solubles du lait (W) utilisees seules (Tableau 3). Donc, l'effet de compIementarite de deux proteines ne peut se mesurer que par experimentation. IV) Composition chimique des ca,rcasses Nous avons fait une analyse des carcasses portant sur la teneur en eau, en graisse, en matiere minerales et en pl'oteines afin de determiner l'infIuence des traitements sur l'un ou l'autre de ces parametres. Une analyse statistique des resultats nous a demontre qu'aux taux de 3, 5 et 10% de proteine dans la ration, il n'y avait aucune difference significative attribuable a la source proteique en ce qui avait trait aux teneurs en eau, en proteines ou en matieres minerales. Dne difference hautement significative (P = 0.01) cependant, apparaissait pour les teneurs en graisse au taux de 3% de proteine. Le groupe recevant les proteines solubles du lait (W) et le groupe recevant le melange WbP (1:3) avaient des teneurs en graisse de 12.46% et 9.96% respectivement; pour les autres groupes (C, P, W.P et WcP) les teneurs ne variaient que de 7.37% a 8.35%. Malgre ces Iegeres differences en matieres grasses, on peut donc conclure que les augmentations de poids vifs associees aux regimes de cette experience refletaient une croissance normale.

Conclusions Les proteines solubles du lait peuvent augmenter la valeur nutritive des proteines de soja (Promine 91

D), et cet effet est apparent meme a un taux de substitution aussi faible que 10%. Suivant le coefficient d'efficacite proteique, un melange de proteines solubles du lait et de Promine D dans des proportions de 1:1 (N x 6.25) a une valeur nut.ritive deux fois plus elevee que la Promine D utilisee seule. Dans ce genre d'etude, il est essentiel d'utiliser plusieurs methodes d'evaluation puisque les conclusions varient leg-erement selon la methode utilisee.

90

70

Rernerciements Nous remercions vivement Mme Pierrette Beaulieu pour son assistance technique au cours de toute l'experience. Nous tenons egalement a remercier le Ministere de l'Agriculture du Canada, Service des Recherches, pour son aide financiere (subvention no OG-111) qui a permis la realisation de ces travaux.

References BibIiographiques 10

0025

0075

0125

0175

AZOTE CONSOMME (G/J) NITROGEN INTAKE (G/D) Fig. 3 Courbes representant le gain de poids vU en fonction de I'azote consomme. Le point Y -10 represente la perte de poids enregistree pour les animaux gardes au regime protei-prive.

=

92

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