Comment la composition et/ou le procédé de fabrication d'aliments enrichis en protéines végétales influencent le métabolisme protéique musculaire chez le rat âgé ?

In order to assess food quality and metabolic efficiency of mixed foods combining different vegetable protein sources or vegetable-animal protein sources, two staple foods, pasta and dairy gels, were selected as vectors and enriched with flour or protein extracted from legumes. The protein structure of the mixed feeds was studied at a molecular level. The relationship between this structure and the in vitro and in vivo digestibility of proteins was evaluated. The effect of the formulation and / or manufacturing process of these mixed foods on protein metabolism in vivo has been studied in growing young rats and aged rats. The change of the pasta formulation, ie the incorporation of three different leguminous flours (faba beans, lentils or split peas), generates structural modifications of the protein network influencing the digestibility of the proteins. Animal studies show that the nutritional quality of pasta enriched with legumes is comparable to that of an animal protein such as casein, regardless of the type of legume used. Body protein retention and muscle protein synthesis in aged rats, consuming iso-protein diets based on legume-enriched pasta or casein, are comparable. However, they remain lower than those induced by soluble milk proteins. The use of faba bean protein-enriched milk gels has shown an effect of the formulation and gelation process on protein digestion and retention. In vivo digestibility of proteins is higher in rats consuming the mixed fermented gel diet composed of casein and faba bean proteins compared to its counterpart of the same composition but chemically acidified. Protein retention is further improved in rats fed with a diet containing fermented gel composed of casein proteins, faba beans and whey. These legume-enriched foods, rich in protein, balanced in essential amino acids are beginning to be available on the market. They could be offered to the elderly population, especially in physiopathological situations involving a loss of body proteins.Afin d’évaluer la qualité alimentaire et l’efficacité métabolique des aliments mixtes combinant différentes sources protéiques végétales ou des sources protéiques végétales/animales, deux aliments de base, les pâtes alimentaires et les gels laitiers, ont été choisis comme vecteurs et ont été enrichis par des farines ou des protéines de légumineuses. La structure de la fraction protéique des aliments mixtes a été étudiée à l’échelle moléculaire. La relation entre cette structure et la digestibilité in vitro et in vivo des protéines a été évaluée. L’effet de la formulation et/ou du procédé de fabrication de ces aliments mixtes sur le métabolisme protéique in vivo a été étudié chez des rats jeunes en croissance et des rats âgés. Le changement de la formulation des pâtes alimentaires, c'est à dire l’incorporation de trois farines de légumineuses différentes (féverole, lentille ou pois cassé), génère des modifications de structure du réseau protéique influençant la digestibilité des protéines. Les études animales montrent que la qualité alimentaire des pâtes enrichies en légumineuses est comparable à celle d’une protéine animale comme la caséine et ce, quel que soit le type de légumineuses utilisé. La rétention protéique corporelle et la synthèse protéique musculaire des rats âgés, consommant des régimes iso- protéiques à base de pâtes alimentaires enrichies en légumineuses ou de caséine, sont comparables. Elles restent cependant inférieures à celles induites par les protéines solubles du lait. L’utilisation de gels laitiers enrichis en protéines de féverole chez le rat a révélé un effet de la formulation et du procédé de gélification sur la digestion et la rétention protéiques. La digestibilité in vivo des protéines est plus élevée chez les rats consommant le régime contenant le gel fermenté mixte composé de protéines de caséine et de féverole comparativement à son homologue de même composition mais acidifié par voie chimique. La rétention protéique est encore améliorée chez les rats ayant consommé le régime contenant le gel fermenté composé de protéines de caséine, de féverole et de lactosérum. Ces aliments enrichis en légumineuses, riches en protéines, équilibrés en acides aminés indispensables commencent à être disponibles sur le marché. Ils pourraient être proposés à la population âgée notamment dans des situations physiopathologiques impliquant une perte de protéines corporelles

How do the composition and/or the manufacturing process of plant protein-enriched foods influence the muscle protein metabolism in old rats ?

Afin d’évaluer la qualité alimentaire et l’efficacité métabolique des aliments mixtes combinant différentes sources protéiques végétales ou des sources protéiques végétales/animales, deux aliments de base, les pâtes alimentaires et les gels laitiers, ont été choisis comme vecteurs et ont été enrichis par des farines ou des protéines de légumineuses. La structure de la fraction protéique des aliments mixtes a été étudiée à l’échelle moléculaire. La relation entre cette structure et la digestibilité in vitro et in vivo des protéines a été évaluée. L’effet de la formulation et/ou du procédé de fabrication de ces aliments mixtes sur le métabolisme protéique in vivo a été étudié chez des rats jeunes en croissance et des rats âgés. Le changement de la formulation des pâtes alimentaires, c'est à dire l’incorporation de trois farines de légumineuses différentes (féverole, lentille ou pois cassé), génère des modifications de structure du réseau protéique influençant la digestibilité des protéines. Les études animales montrent que la qualité alimentaire des pâtes enrichies en légumineuses est comparable à celle d’une protéine animale comme la caséine et ce, quel que soit le type de légumineuses utilisé. La rétention protéique corporelle et la synthèse protéique musculaire des rats âgés, consommant des régimes iso- protéiques à base de pâtes alimentaires enrichies en légumineuses ou de caséine, sont comparables. Elles restent cependant inférieures à celles induites par les protéines solubles du lait. L’utilisation de gels laitiers enrichis en protéines de féverole chez le rat a révélé un effet de la formulation et du procédé de gélification sur la digestion et la rétention protéiques. La digestibilité in vivo des protéines est plus élevée chez les rats consommant le régime contenant le gel fermenté mixte composé de protéines de caséine et de féverole comparativement à son homologue de même composition mais acidifié par voie chimique. La rétention protéique est encore améliorée chez les rats ayant consommé le régime contenant le gel fermenté composé de protéines de caséine, de féverole et de lactosérum. Ces aliments enrichis en légumineuses, riches en protéines, équilibrés en acides aminés indispensables commencent à être disponibles sur le marché. Ils pourraient être proposés à la population âgée notamment dans des situations physiopathologiques impliquant une perte de protéines corporelles.In order to assess food quality and metabolic efficiency of mixed foods combining different vegetable protein sources or vegetable-animal protein sources, two staple foods, pasta and dairy gels, were selected as vectors and enriched with flour or protein extracted from legumes. The protein structure of the mixed feeds was studied at a molecular level. The relationship between this structure and the in vitro and in vivo digestibility of proteins was evaluated. The effect of the formulation and / or manufacturing process of these mixed foods on protein metabolism in vivo has been studied in growing young rats and aged rats. The change of the pasta formulation, ie the incorporation of three different leguminous flours (faba beans, lentils or split peas), generates structural modifications of the protein network influencing the digestibility of the proteins. Animal studies show that the nutritional quality of pasta enriched with legumes is comparable to that of an animal protein such as casein, regardless of the type of legume used. Body protein retention and muscle protein synthesis in aged rats, consuming iso-protein diets based on legume-enriched pasta or casein, are comparable. However, they remain lower than those induced by soluble milk proteins. The use of faba bean protein-enriched milk gels has shown an effect of the formulation and gelation process on protein digestion and retention. In vivo digestibility of proteins is higher in rats consuming the mixed fermented gel diet composed of casein and faba bean proteins compared to its counterpart of the same composition but chemically acidified. Protein retention is further improved in rats fed with a diet containing fermented gel composed of casein proteins, faba beans and whey. These legume-enriched foods, rich in protein, balanced in essential amino acids are beginning to be available on the market. They could be offered to the elderly population, especially in physiopathological situations involving a loss of body proteins

The Role of the Anabolic Properties of Plant- versus Animal-Based Protein Sources in Supporting Muscle Mass Maintenance: A Critical Review

Plant-sourced proteins offer environmental and health benefits, and research increasingly includes them in study formulas. However, plant-based proteins have less of an anabolic effect than animal proteins due to their lower digestibility, lower essential amino acid content (especially leucine), and deficiency in other essential amino acids, such as sulfur amino acids or lysine. Thus, plant amino acids are directed toward oxidation rather than used for muscle protein synthesis. In this review, we evaluate the ability of plant- versus animal-based proteins to help maintain skeletal muscle mass in healthy and especially older people and examine different nutritional strategies for improving the anabolic properties of plant-based proteins. Among these strategies, increasing protein intake has led to a positive acute postprandial muscle protein synthesis response and even positive long-term improvement in lean mass. Increasing the quality of protein intake by improving amino acid composition could also compensate for the lower anabolic potential of plant-based proteins. We evaluated and discussed four nutritional strategies for improving the amino acid composition of plant-based proteins: fortifying plant-based proteins with specific essential amino acids, selective breeding, blending several plant protein sources, and blending plant with animal-based protein sources. These nutritional approaches need to be profoundly examined in older individuals in order to optimize protein intake for this population who require a high-quality food protein intake to mitigate age-related muscle loss

The Role of the Anabolic Properties of Plant- versus Animal-Based Protein Sources in Supporting Muscle Mass Maintenance: A Critical Review

This article belongs to the Special Issue Frailty: Role of Nutrition and ExercisePlant-sourced proteins offer environmental and health benefits, and research increasingly includes them in study formulas. However, plant-based proteins have less of an anabolic effect than animal proteins due to their lower digestibility, lower essential amino acid content (especially leucine), and deficiency in other essential amino acids, such as sulfur amino acids or lysine. Thus, plant amino acids are directed toward oxidation rather than used for muscle protein synthesis. In this review, we evaluate the ability of plant- versus animal-based proteins to help maintain skeletal muscle mass in healthy and especially older people and examine different nutritional strategies for improving the anabolic properties of plant-based proteins. Among these strategies, increasing protein intake has led to a positive acute postprandial muscle protein synthesis response and even positive long-term improvement in lean mass. Increasing the quality of protein intake by improving amino acid composition could also compensate for the lower anabolic potential of plant-based proteins. We evaluated and discussed four nutritional strategies for improving the amino acid composition of plant-based proteins: fortifying plant-based proteins with specific essential amino acids, selective breeding, blending several plant protein sources, and blending plant with animal-based protein sources. These nutritional approaches need to be profoundly examined in older individuals in order to optimize protein intake for this population who require a high-quality food protein intake to mitigate age-related muscle loss

Intérêt alimentaire de sources protéiques végétales sur la rétention azotée et le métabolisme protéique au cours du vieillissement

National audienceL’augmentation de la population mondiale va rendre difficilement supportable, d’un point de vue écologique, l’évolution actuelle de la consommation de protéines alimentaires de sources animales. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux aliments issus de systèmes de production plus durables, à base d’ingrédients végétaux, riches en protéines et de bonne qualité alimentaire. Le vieillissement de la population est un phénomène mondial et inévitable. Il est caractérisé par une perte de la masse et des fonctions musculaires, aussi appelée « sarcopénie », qui se traduit par une augmentation du risque de chutes, une perte d’autonomie et, par conséquent, une réduction de la qualité et de l’espérance de vie. La fonte de ce tissu avec l’âge peut être en partie expliquée par l’apparition d’une résistance à la stimulation de la synthèse protéique musculaire par la prise du repas. Une intervention nutritionnelle adéquate pourrait ainsi favoriser l’anabolisme protéique postprandial chez nos aînés. Il devient alors nécessaire de développer des nouveaux aliments adaptés aux contraintes métaboliques et nutritionnelles des seniors, en particulier concernant l’apport protéique. Aussi, l’utilisation de sources protéiques végétales chez le sujet vieillissant comporterait au moins deux avantages : i) celui d’augmenter et de diversifier l’apport protéique dans cette population, et ii) celui d’apporter une source protéique présentant, à l’échelle de l’aliment, une composition nutritionnelle plus favorable pour le sujet âgé (densité élevée en microconstituants, présence de fibres, faible index glycémique). Afin de concevoir de nouvelles matrices alimentaires enrichies en protéines végétales et nutritionnellement adaptées aux personnes âgées, différents mélanges protéiques et procédés de transformations peuvent été envisagés permettant d’obtenir une protéine de bonne qualité nutritionnelle (profil en acides aminés indispensables) et facilement assimilable. Ainsi, des pâtes alimentaires mixtes (blé+légumineuses) ont être élaborées au sein de l’UMR IATE afin d’enrichir cet aliment en protéines et d’en améliorer la composition en acides aminées indispensables. Nos résultats préliminaires obtenus chez le rat âgé ont démontré l’efficacité alimentaire de ces pâtes en comparaison à des régimes isoprotéiques de source animale. L’objectif ultime est de montrer qu’il est possible d’obtenir des matrices alimentaires végétales adaptées à la population âgée grâce à des mélanges de différentes sources protéiques et aux choix de procédés technologiques spécifiques

Effect of protein aggregation in wheat-legume mixed pasta diets on their in vitro digestion kinetics in comparison to “rapid” and “slow” animal proteins

The aim of this work was to evaluate the impact of incorporating different legume flours (faba bean, lentil or split pea flours) on the pasta protein network and its repercussion on in vitro protein digestibility, in comparison with reference dairy proteins. Kinetics and yields of protein hydrolysis in legume enriched pasta and, for the first time, the peptidomes generated by the pasta at the end of the in vitro gastric and intestinal phases of digestion are presented. Three isoproteic (21%) legume enriched pasta with balanced essential amino acids, were made from wheat semolina and 62% to 79% of legume flours (faba bean or F-pasta; lentil or L-pasta and split pea or P-pasta). Pasta were prepared following the conventional pastification steps (hydration, mixing, extrusion, drying, cooking). Amino acid composition and protein network structure of the pasta were determined along with their culinary and rhe-ological properties and residual trypsin inhibitor activity (3-5% of the activity initially present in raw legume flour). F-and L-pasta had contrasted firmness and proportion of covalently linked proteins. F-pasta had a generally weaker protein network and matrix structure, however far from the weakly linked soluble milk proteins (SMP) and casein proteins, which in addition contained no antitrypsin inhibitors and more theoretical cleavage sites for digestive enzymes. The differences in protein network reticulation between the different pasta and between pasta and dairy proteins were in agreement in each kinetic phase with the yield of the in vitro protein hydrolysis, which reached 84% for SMP, and 66% for casein at the end of intestinal phase, versus 50% for Land P-pasta and 58% for F-pasta. The peptidome of legume enriched pasta is described for the first time and compared with the peptidome of dairy proteins for each phase of digestion. The gastric and intestinal phases were important stages of peptide differentiation between legumes and wheat. However, peptidome analysis revealed no difference in wheat-derived peptides in the three pasta diets regardless of the PLOS ONE PLOS ONE | https://doi.org/10.1371/journal.pone. Citation: Berrazaga I, Bourlieu-Lacanal C, Laleg K, Jardin J, Briard-Bion V, Dupont D, et al. (2020) Effect of protein aggregation in wheat-legume mixed pasta diets on their in vitro digestion kinetics in comparison to "rapid" and "slow" animal proteins. PLoS ONE 15(5): e0232425. https://doi

Alimentation saine et durable adaptée à la population âgée : propriétés nutritionnelles de nouvelles sources alimentaires végétales

National audienc

Protéines végétales et alimentation durable

Protéines végétales et alimentation durable. journée scientifique de l'UN

Effet de la consommation des pâtes alimentaires mixtes blé-légumineuses sur le métabolisme protéique du rat âgé

En dehors des aspects écologiques, l’augmentation de la part des produits végétaux dans notre alimentation peut contribuer à prévenir les risques pour la santé associés à une consommation excessive d'aliments d'origine animale. De plus, les produits végétaux notamment les légumineuses sont riches en protéines (24-28%), en fibres alimentaires (12-31%) et en micro-constituants et pauvres en lipides (̴ 2%), et présentent, de ce fait, un réel intérêt pour l’alimentation humaine, en particulier celle des séniors. En effet, au cours du vieillissement, il est nécessaire de contrôler la consommation de graisses saturées, d’améliorer l'apport en micro-constituants et en fibres et d’optimiser la qualité des apports protéiques. Cependant, les légumineuses comme la plupart des sources végétales sont composées de protéines déficientes en certains acides aminés essentiels, notamment les acides aminés soufrés. Les protéines de légumineuses présentent un profil en acides aminés essentiels complémentaire à celui du blé. L’association blé-légumineuses permet ainsi d’améliorer l’équilibre en acides aminés essentiels. Il a été démontré dans la littérature que l’incorporation de la farine de fèverole à hauteur de 35 à 70% dans les pâtes alimentaires permet d’obtenir un profil équilibré en acides aminés essentiels par rapport aux besoins de l’organisme mais aussi d’augmenter la teneur en protéines des pâtes sèches (de 13 à 17-20%). Le premier objectif de notre travail était de produire des pâtes alimentaires caractérisées par une composition optimale en acides aminés essentiels en associant de la semoule de blé avec des farines de légumineuses (soit de la fèverole, de la lentille ou du pois) à un ratio blé/légumineuse d’environ (30/70). La composition en acides aminés essentiels de ces pâtes alimentaires a été étudiée et comparée au profil recommandé par l’Anses (2007).Outre la composition en acides aminés essentiels, la digestibilité des protéines est un paramètredéterminant de sa valeur nutritionnelle. Ce paramètre peut varier en fonction de la structure du réseauprotéique. Le second objectif de notre travail était d’évaluer les modifications structurales du réseauprotéique à l’échelle moléculaire induites par l’incorporation des différentes farines de légumineuses dans les pâtes alimentaires et leurs répercussions sur la digestibilité in vitro des protéines. Enfin, l’effet de la consommation de ces pâtes alimentaires mixtes sur le métabolisme protéique des rats âgés a été étudié en comparaison avec des protéines animales de référence (caséine et lactosérum).Les résultats montrent que toutes les pâtes alimentaires mixtes produites répondent aux besoins en acides aminés essentiels tels que définis pour le sujet adulte sain. De plus, nous avons montré que la différence de la structure protéique des pâtes produites pourrait influencer leurs digestibilités in vitro et in vivo. En effet, la pâte mixte blé/fèverole plus riche en protéines liées par des interactions faibles (électrostatiques, hydrophobes et hydrophiles) présentait une meilleure digestibilité protéique in vitro et in vivo que la pâte mixte blé/lentille plus riche en pont covalents de type disulfure. Chez le rat âgé, l’utilisation nette des protéines ainsi que la synthèse protéique musculaire suite à la consommation des pâtes aux légumineuses étaient équivalentes à celles de la caséine. Cependant, la consommation de lactosérum était caractérisée par une utilisation nette des protéines et une synthèse protéique musculaire 43 et 50% plus élevées que les pâtes aux légumineuses en relation avec l’effet anabolique important du lactosérum, notamment sa richesse en leucine et la rapidité de son assimilation.Ces pâtes alimentaires mixtes blé-légumineuses, riches en protéines et équilibrées en acides aminésessentiels permettent d’optimiser l’apport protéique chez les rats âgés. Elles pourraient être proposéescomme une alternative possible à des protéines animales destinées aux personnes âgées

Formulation, process conditions, and biological evaluation of dairy mixed gels containing fava bean and milk proteins: Effect on protein retention in growing young rats

International audienceFood formulation and process conditions can indirectly influence AA digestibility and bioavailability. Here we investigated the effects of formulation and process conditions used in the manufacture of novel blended dairy gels (called "mixed gels" here) containing fava bean (Vicia faba) globular proteins on both protein composition and metabolism when given to young rats. Three mixed dairy gels containing casein micelles and fava bean proteins were produced either by chemical acidification (A) with glucono-δ-lactone (GDL) or by lactic acid fermentation. Fermented gels containing casein and fava bean proteins were produced without (F) or with (FW) whey proteins. The AA composition of mixed gels was evaluated. The electrophoretic patterns of mixed protein gels analyzed by densitometry evidenced heat denaturation and aggregation via disulfide bonds of fava bean 11S legumin that could aggregate upon heating of the mixtures before gelation. Moreover, fermented gels showed no particular protein proteolysis compared with gel obtained by GDL-induced acidification. Kinetics of acidification were also evaluated. The pH decreased rapidly during gelation of GDL-induced acid gel compared with fermented gel. Freeze-dried F, A, and FW mixed gels were then fed to 30 young (1 mo old) male Wistar rats for 21 d (n = 10/diet). Fermented mixed gels significantly increased protein efficiency ratio (+58%) and lean mass (+26%), particularly muscle mass (+9%), and muscle protein content (+15%) compared with GDL-induced acid gel. Furthermore, F and FW formulas led to significantly higher apparent digestibility and true digestibility (+7%) than A formula. Blending fava bean, casein, and whey proteins in the fermented gel FW resulted in 10% higher leucine content and significantly higher protein retention in young rats (+7% and +28%) than the F and A mixed gels, respectively. Based on protein gain in young rats, the fermented fava bean, casein, and whey mixed proteins gel was the most promising candidate for further development of mixed protein gels with enhanced nutritional benefits