Comparative Evaluation of Fermentation and Emerging Processing Technologies for Enhancing Nutritional Quality and Bioactive Phytochemicals in Finger Millet Flour

Dans de nombreuses parties du monde, la sécurité alimentaire dépend de cultures capables de survivre à des conditions difficiles comme la sécheresse et les chaleurs extrêmes. Parmi ces plantes résilientes figure le millet de finger (millet de type doigt), une céréale à petits grains cultivée dans les régions tropicales et subtropicales. C'est un concentré nutritionnel, naturellement riche en calcium, en fer et en acides aminés essentiels, contenant souvent plus de calcium que le lait. Cependant, pendant des siècles, ce grain a été sous-utilisé car il contient des composés naturels qui agissent comme des barrières à la nutrition. Ces barrières, appelées anti-nutriments, incluent les tannins et l'acide phytique. Les tannins peuvent se lier aux protéines et aux minéraux, les rendant difficiles à absorber par le corps humain, tandis que l'acide phytique agit comme une éponge, emprisonnant des minéraux essentiels tels que le fer et le zinc. Pour libérer tout le potentiel de santé du millet de finger, les scientifiques cherchent depuis longtemps des moyens de supprimer ou de réduire ces barrières sans détruire les nutriments précieux ou le goût du grain.

Une équipe de chercheurs s'est récemment donné pour mission de comparer différentes méthodes de transformation du millet de finger, dans le but de trouver la manière la plus efficace d'améliorer sa qualité nutritionnelle. Ils ont testé quatre approches distinctes : la fermentation traditionnelle utilisant des bactéries bénéfiques, une technique physique appelée sonication qui utilise des ondes sonores, une combinaison d'ondes sonores et de trempage, et le trempage des grains dans des solutions alcalines comme le carbonate de sodium et l'hydroxyde d'ammonium. L'objectif était de voir quelle méthode réduisait le mieux les anti-nutriments tout en préservant ou en augmentant même la teneur en protéines, en minéraux et en propriétés antioxydantes du grain. L'étude s'est concentrée sur la transformation des grains traités en farine et sur l'analyse de la façon dont ces traitements modifiaient la composition chimique de l'aliment, sa couleur et la facilité avec laquelle le corps peut digérer son amidon et ses protéines.

Les chercheurs ont commencé par prendre des grains de millet de finger crus et les ont divisés en groupes pour chaque traitement. Pour le groupe de fermentation, ils ont introduit une souche spécifique de bactérie bénéfique, Lactiplantibacillus plantarum, dans la farine et l'ont laissée reposer pendant deux jours. Ce processus imite les méthodes traditionnelles de levain, où les microbes décomposent des composés complexes. Pour le groupe de sonication, ils ont submergé les grains dans l'eau et les ont soumis à des ondes sonores à haute fréquence, une technique qui crée de minuscules bulles qui éclatent et perturbent la structure cellulaire du grain. Un autre groupe a reçu une combinaison de ces ondes sonores et de trempage, et les deux derniers groupes ont été trempés dans des solutions chimiques conçues pour altérer la chimie interne du grain. Après traitement, tous les échantillons ont été séchés et broyés en farine pour une analyse détaillée.

Les résultats ont révélé que la fermentation était une méthode exceptionnelle pour améliorer la teneur en protéines du grain. La farine fermentée a montré une augmentation significative de la teneur en protéines, passant d'environ 9 % dans le grain cru à près de 12 %. Cela s'est produit parce que les bactéries ont décomposé les anti-nutriments qui liaient auparavant les protéines, rendant plus d'azote disponible. En revanche, les autres méthodes, particulièrement les trempages chimiques et les traitements par ondes sonores, n'ont pas augmenté les protéines et, dans certains cas, ont provoqué une légère diminution, probablement parce que des protéines solubles ont été emportées dans l'eau pendant le processus. Le processus de fermentation a également réussi à abaisser l'acidité du grain, faisant passer le pH d'un niveau neutre de 6,71 à un niveau plus acide de 3,38, ce qui est un signe que les bactéries travaillaient activement.

En ce qui concerne l'élimination des anti-nutriments nocifs, les méthodes ont montré des forces différentes. Le trempage chimique utilisant le carbonate de sodium a été le plus efficace pour éliminer les tannins, les réduisant de près de 73 %. Cette réaction chimique a permis aux tannins de se dissoudre et de s'évacuer. Cependant, pour l'acide phytique, la fermentation bactérienne et le trempage à l'hydroxyde d'ammonium ont été les plus réussis, réduisant chacun les niveaux d'environ 28 %. Bien que les trempages chimiques aient été agressifs dans l'élimination des tannins, ils avaient un inconvénient : ils ont également éliminé une quantité importante de minéraux naturels du grain. La farine fermentée, quant à elle, a en fait augmenté ses niveaux de calcium, de fer et de zinc. Les bactéries ont produit des acides organiques qui ont aidé à libérer ces minéraux de leur état verrouillé, les rendant plus disponibles pour l'organisme.

L'étude a également examiné comment ces traitements affectaient la capacité du grain à lutter contre le stress oxydatif, un facteur clé dans la prévention des maladies chroniques. La farine fermentée est apparue comme la grande gagnante ici, montrant les niveaux les plus élevés d'activité antioxydante. Cela signifie qu'elle était la plus efficace pour neutraliser les radicaux libres nocifs dans le corps. Les traitements chimiques, bien que bons pour éliminer les anti-nutriments, ont eu tendance à abaisser le potentiel antioxydant global du grain, probablement parce qu'ils ont emporté les composés bénéfiques en même temps que les indésirables. Les chercheurs ont également analysé les composés chimiques spécifiques de la farine à l'aide de techniques avancées de chromatographie en phase gazeuse et de spectrométrie de masse. Ils ont constaté que la fermentation créait un profil riche en acides gras et autres molécules bénéfiques, tandis que les trempages chimiques ne laissaient derrière eux que très peu de composés détectables.

La digestibilité, ou la capacité du corps à décomposer les aliments, était une autre mesure critique. La farine fermentée et la farine traitée par ondes sonores et trempage ont toutes deux montré une meilleure digestibilité des protéines, ce qui signifie que le corps peut accéder davantage aux acides aminés. La fermentation a été particulièrement efficace, portant la digestibilité des protéines à près de 88 %, contre seulement 59 % pour le grain cru. Pour l'amidon, les traitements ont modifié la façon dont le grain affecterait le taux de sucre dans le sang. La combinaison d'ondes sonores et de trempage a augmenté la quantité d'amidon résistant, un type de glucide qui traverse le système digestif sans être complètement décomposé. Cela est bénéfique car cela aide à réguler les niveaux de sucre dans le sang et soutient la santé intestinale. Les trempages chimiques, cependant, ont rendu l'amidon plus facile à digérer, ce qui pourrait entraîner des pics de glycémie plus rapides.

L'apparence visuelle de la farine a également changé selon chaque méthode. Les trempages chimiques, surtout l'hydroxyde d'ammonium, ont rendu la farine nettement plus claire et moins brune, ce qui pourrait être plus attrayant pour certains consommateurs. La farine fermentée, cependant, a conservé une couleur très similaire au grain brut, suggérant que le processus biologique n'a pas radicalement altéré l'aspect naturel du grain. Les chercheurs ont noté que si les méthodes chimiques produisaient une couleur plus claire, elles compromettaient le profil nutritionnel. Les méthodes de fermentation et d'ondes sonores offraient un meilleur équilibre, améliorant les bienfaits pour la santé du grain sans sacrifier sa densité nutritionnelle naturelle.

Enfin, l'étude suggère que si les traitements chimiques sont puissants pour éliminer des anti-nutriments spécifiques comme les tannins, ils se font au prix d'une perte de minéraux et d'antioxydants précieux. La fermentation et la combinaison des ondes sonores avec le trempage sont apparues comme les stratégies les plus prometteuses. Ces méthodes non seulement ont réduit les barrières à la nutrition, mais ont aussi renforcé la teneur en protéines, la disponibilité des minéraux et le pouvoir antioxydant du grain. Pour les communautés dépendant du millet de finger pour leur subsistance, ces découvertes indiquent des techniques de transformation capables de transformer une culture résiliente en une source de santé plus puissante, garantissant que les nutriments enfermés dans le grain soient pleinement disponibles pour les personnes qui en ont le plus besoin.