Impact of Processing Conditions and Membrane Fractionation on Chloropropanol Formation during Protein Hydrolysate Production from Meat Trimming By-products

Chaque année, l'industrie mondiale de la viande génère une quantité stupéfiante de matières résiduelles. Des parures de carcasses aux tissus conjonctifs et aux graisses qui sont souvent jetés, ces sous-produits représentent un réservoir massif de protéines qui, si elles ne sont pas utilisées, contribuent au gaspillage et à la pression environnementale. Pour transformer ce gaspillage en quelque chose de précieux, les scientifiques de l'alimentation convertissent souvent ces restes en hydrolysats de protéines. Considérez ces hydrolysats comme des protéines qui ont été décomposées en morceaux plus petits et plus utiles, ce qui les rend plus faciles à digérer pour le corps et permet de les utiliser comme ingrédients dans tout, des soupes aux barres de nutrition sportive. Le processus consiste à prendre les restes de viande brute, à dissoudre les protéines, puis à utiliser des enzymes — des outils biologiques qui agissent comme des ciseaux — pour couper les longues chaînes protéiques en fragments plus courts. Bien que cette méthode soit excellente pour la durabilité et la nutrition, elle introduit une question critique pour la sécurité alimentaire : le processus même de décomposition de ces protéines crée-t-il des substances nocives cachées ?

L'un de ces groupes de substances est connu sous le nom de chloropropanols. Ce sont des composés chimiques qui peuvent se former lorsque les graisses et les huiles réagissent avec le chlore sous certaines conditions, particulièrement lorsque la chaleur et l'acidité sont impliquées. Ils ne sont pas des ingrédients ajoutés aux aliments, mais plutôt des sous-produits accidentels de la transformation. Parmi eux, deux types spécifiques ont attiré le plus l'attention des chercheurs en santé : le 3-MCPD et le 2-MCPD. Bien que le 3-MCPD soit la version la plus connue, présente dans divers aliments transformés, les deux ont suscité des inquiétudes en raison de potentiels effets toxiques sur des organes comme les reins. Le défi consiste à comprendre exactement quand et comment ces composés apparaissent lors de la production d'ingrédients protéinés, surtout lorsque la matière première est de la viande, qui contient naturellement des graisses pouvant servir de matière première pour ces composés indésirables.

Dans une étude récente, des chercheurs ont cherché à cartographier le parcours de ces contaminants à travers la ligne de production d'hydrolysats de protéines fabriqués à partir de parures de viande. L'équipe, travaillant à l'Université Atatürk, a commencé par une approche simple mais rigoureuse. Ils ont pris des parures de viande — des mélanges de muscle, de graisse et de tissu conjonctif de bovins — et les ont soumis à une série d'expériences contrôlées. D'abord, ils ont dissous les protéines dans l'eau, en ajustant l'acidité du mélange à huit niveaux différents, allant de très acide à très alcalin. Cette étape était conçue pour voir si l'environnement chimique lors de l'extraction déclencherait la formation de composés nocifs. Une fois les protéines dissoutes, l'équipe a ajouté une enzyme appelée Alcalase pour les décomposer en plus petits peptides, un processus connu sous le nom d'hydrolyse enzymatique. Cette étape impliquait de chauffer le mélange à des températures spécifiques pour permettre à l'enzyme de travailler, puis d'arrêter la réaction par une chaleur supplémentaire.

Après la décomposition des protéines, les chercheurs ont été confrontés à un point de décision crucial dans le processus : filtrer ou non le mélange. Ils ont utilisé une technique de filtration membranaire pour séparer le liquide en deux parties. Une partie contenait les petits fragments de protéines qui pouvaient passer à travers le filtre, tandis que l'autre retenait les molécules plus grandes et les graisses ou complexes restants qui étaient trop gros pour passer à travers. En testant le liquide à trois étapes distinctes — l'extrait de protéine initial, l'hydrolysat non filtré et la fraction finale filtrée — l'équipe a pu localiser précisément l'endroit où les contaminants pourraient apparaître. Ils ont utilisé un équipement de laboratoire hautement sensible pour rechercher des traces de 2-MCPD et de 3-MCPD, cherchant des niveaux aussi bas que quelques parties par milliard.

Les résultats de cette enquête ont offert un tableau clair et plutôt rassurant, bien qu'avec des nuances importantes. Les chercheurs ont constaté que l'extraction initiale des protéines, que l'eau soit acide ou alcaline, ne produisait pas de quantités détectables de l'un ou l'autre contaminant. La véritable histoire est apparue lors des étapes ultérieures de la transformation. Lorsque l'équipe a analysé l'hydrolysat de protéine non filtré, elle a trouvé des traces de 2-MCPD. Les niveaux variaient selon les conditions spécifiques, mais le composé était présent dans le mélange qui n'avait pas encore été filtré. Cependant, lorsqu'ils ont examiné les extraits de protéines avant l'hydrolyse, ou la fraction finale filtrée contenant uniquement les plus petits morceaux de protéines, le 2-MCPD était introuvable. C'était comme si le contaminant apparaissait pendant le processus de décomposition, mais était ensuite éliminé lorsque le mélange passait à travers le filtre.

Le fait que le 3-MCPD soit totalement absent était peut-être encore plus significatif. Malgré la présence de graisses et l'application de chaleur et d'acide, ce composé spécifique n'est apparu dans aucun des échantillons, pas même en traces. Cela suggère que les conditions utilisées dans ce processus de production spécifique ne favorisent pas la création de 3-MCPD, ou que les niveaux sont si bas qu'ils restent indétectables par les méthodes actuelles. L'étude a également souligné que la formation de 2-MCPD semblait liée à la présence de graisses résiduelles et aux traitements thermiques spécifiques appliqués pendant la réaction enzymatique. Le fait que la fraction filtrée soit exempte de contaminant pointe vers une solution pratique : l'étape de filtration membranaire a probablement éliminé les précurseurs lipidiques plus larges ou les complexes qui étaient responsables de la formation du 2-MCPD.

Ces conclusions fournissent une feuille de route précieuse pour l'industrie alimentaire. Elles indiquent que, bien que la production d'hydrolysats de protéines à partir de sous-produits de viande soit une pratique durable et bénéfique, les conditions de processus comptent. L'étude suggère que la formation de certains contaminants n'est pas un résultat inévitable de l'utilisation de parures de viande, mais plutôt un résultat spécifique de la manière dont les protéines sont traitées. En comprenant que le contaminant apparaît pendant l'étape d'hydrolyse et peut être réduit par la filtration, les fabricants peuvent ajuster leurs méthodes pour garantir la sécurité sans sacrifier la valeur nutritionnelle du produit final. La recherche confirme qu'avec un contrôle rigoureux du processus, particulièrement concernant la chaleur et la filtration, il est possible de créer des ingrédients protéinés de haute qualité qui sont à la fois respectueux de l'environnement et sûrs pour la consommation.