Pulses for Sustainability: Breaking Agriculture and Food Sectors Out of Lock-In

Crop diversification can improve the sustainability of Western agriculture. In particular, pulses are crops that can help both agriculture and the food industry become more ecological, as they reduce greenhouse gas emissions and help reduce animal-based consumption. Today, however, the development of these crops in Europe has been hindered due to lock-in, since major crops have been co-developed to a greater extent in farming and food systems. After briefly reviewing the major mechanisms that lead to this lock-in, this article adopts a co-evolution framework to address the interconnected transition of agriculture and food systems. We explore how current societal trends in the agrifood system offer new opportunities for pulses, and how simultaneous changes both in production and consumption can facilitate this dual transition. Drawing on insights from the literature and interviews with stakeholders in France—taken here as examples—we argue that to develop pulses, strong support is required from public institutions to coordinate and guide the multiple actors involved in the same direction

Nouveaux aliments ordinaires: l'exemple des pâtes aux légumineuses

Les pâtes alimentaires demeurent aujourd’hui un des aliments les plus accessibles. Très facile àconserver sous forme sèche (68% des ventes de pâtes), à cuisiner et à accommoder, elles sontconsommées par toutes les catégories de la population. En 2012, les français ont ainsi consommé 8,1kg pâtes/tête/an, contre 26 kg/tête/an pour l’Italie qui reste le premier producteur et consommateur aumonde. Consommées par tous, les pâtes n’en restent pas moins un produit plutôt populaire,majoritairement consommé par les artisans, commerçants et agriculteurs loin devant les cadres et lesprofessions libérales. Chez les enfants, ce sont ceux qui appartiennent à la tranche de revenu la plusfaible qui en consomment le plus.D’un point de vue nutritionnel, les pâtes sont des aliments riches en glucides complexes (amidon,80%) dont la consommation moyenne en France reste encore trop faible. Les pâtes possèdent un indiceglycémique (capacité à élever lentement et faiblement la glycémie post-prandiale) particulièrementbas. La consommation d’aliments à IG faible étant généralement reliée à une moindre prévalence demaladies de type Diabète type 2, maladies cardiovasculaires et certains cancers. Les pâtes sontégalement une source de protéines (12%) mais ces protéines sont déficitaires en lysine un acide aminéindispensable à l’homme.Afin d’améliorer la qualité nutritionnelle des pâtes et notamment la composition de ses protéines, nousavons envisager, inspirés par la diète méditerranéenne et l’existence de plats mixtes céréalelégumineusetraditionnels, de mélanger du blé dur et une légumineuse en un même produit alimentairefacile à consommer et accessible à tous.Dans l’ensemble des espèces cultivées, les graines de légumineuses sont en effet parmi les plus richesen protéines (20-45%). La composition en acides aminés indispensables de leurs protéines est trèscomplémentaire de celle des protéines du blé. Elles présentent également un faible indice glycémique.Elles sont aussi connues pour leurs effets anticholestérolémiants et pour leur teneur en diverscomposés bioactifs (fibres, vitamines, minéraux, ...). Bien qu’intéressante nutritionnellement, leurconsommation a chuté de façon vertigineuse au cours du siècle dernier en Europe. Le 20ème siècle aen effet vu le remplacement progressif d’une grande part des protéines végétales par celles d’origineanimale, tendance qui se propage aujourd’hui dans les pays émergents. Les légumineuses sont en effetpeu adaptées à notre mode de vie actuel ; trop longues à cuisiner, elles sont délaissées. De nouveauxproduits à cuisson express apparaissent sur les linéaires des magasins, mais leur prix reste très élevépour être consommés par tous.Des pâtes mixtes contenant jusqu’à 35% de fève ont pu être fabriquées par le procédé classiquemalaxage-extrusion-séchage. Ces pâtes dites mixtes sont enrichies en protéines, en fibres alimentaireset en minéraux (Fer, Magnésium et phosphore). Ce nouveau produit possède également des qualitéssensorielles appréciées (goût de noisette). L’incorporation d’une quantité aussi élevée de légumineusesdans une pâte classique en en changeant la structure aurait pu également en modifier les propriétésnutritionnelles et notamment élever son Indice Glycémique. Cette propriété nutritionnelle est en effettrès liée à la structure de la pâte et notamment à sa compacité et à l’état de structuration du réseau deprotéines qui encapsule l’amidon au sein de la pâte. Nous avons pu démontré par des études réaliséesin vitro et in vivo sur l’homme, que l’incorporation de la fève au sein de la pâte, même à des quantitéstrès élevées ne modifie pas son Indice glycémique. D’autres études sont en cours sur la modificationde la digestibilité de ses protéines et de leurs propriétés satiétogènes.En conclusion, il est aujourd’hui possible d’envisager la formulation de pâtes alimentaires mieuxéquilibrées au niveau nutritionnel, notamment en terme de quantités et de qualités protéiques, enincorporant des légumineuses avec le blé dur, ceci en conservant des propriétés sensorielles.Fabriquées avec un procédé classique, elles devraient rester accessibles à tous

« Health » potential of pasta: towards an improvement of nutritional properties?

Ms. Valérie MICARD detailed the nutritional interest of pasta, more particularly in relation withstarch and proteins. As the penetration rate of pasta in French homes is high (96% for dry pasta),pasta are a good nutritional vector. Pasta are a major source of carbohydrates, for which an increase of consumption is required, and have a low glycemic and insulin indexes leading to positive healthimpacts. The glycemic index (GI) partly depends on food structure. How is the GI impacted if pastastructure is changed (for example by a process modification or by the introduction of otheringredients than durum wheat)? It was demonstrated an effect on GI and pasta structure of high andultra-high temperatures of drying on in vitro analysis, however results were not significant in vivo.Regarding proteins, it is not well-known that protein content of pasta is relatively high (12-15% drymatter). However, pasta lack some essential amino acid (e.g. lysine). Inspired from theMediterranean Diet and other traditional recipes in the world, recent research works wereconducted to elaborate “mixed pasta” made of durum wheat semolina and legumes flour (e.g. beanflour). Pasta containing 35% of bean and 65% of durum wheat are richer in proteins, fibers andminerals compared to 100% durum wheat-based pasta. GI and insulin index ae still low and theessential amino acid balance is better in the case of mixed pasta. Ms. MICARD explained how andunder which conditions protein-enriched foods are interesting for elderly persons and explained thedistinction between slow and fast-acting proteins. It is of primary importance to continue to acquireknowledge on the “formulation-process/structure/physiological effects” relation. Other ways forimproving pasta nutritional properties are linked to the addition of fibers, antioxidants or to thefermentation process (notably for the gluten free products).Mme Valérie MICARD a présenté les intérêts nutritionnels des pâtes, et expliqué le lien avec leurcomposition (quantité d’amidon et qualité-quantité des protéines). Dans la mesure où le taux depénétration des pâtes dans les foyers français est élevé (96% pour les pâtes sèches), les pâtes sont unbon vecteur nutritionnel. Elles constituent la principale source de glucides, dont la consommation enFrance reste inférieure aux recommandations, et ont des index glycémique et insulinémique bas àl’origine d’impacts positifs sur la santé. L’index glycémique (IG) dépend en partie de la structure del’aliment. Ainsi comment l’IG est-il impacté si la structure des pâtes est modifiée (par exemple suite àune modification du procédé de fabrication ou à l’introduction d’autres ingrédients que le blé dur) ? Ila été montré un effet sur l’IG et la structure des pâtes du séchage à haute et très haute températuressur des analyses in vitro. Toutefois les résultats ne se sont pas révélés significatifs in vivo. En ce quiconcerne les protéines, il est en fait peu connu que les pâtes ont une teneur en protéines relativementélevée (12-15% matière sèche). Toutefois, les pâtes manquent de certains acides aminésindispensables (e.g. la lysine). Inspirés de la diète méditerranéenne et d’autres recettes traditionnellesà travers le monde, des travaux de recherche récents ont été conduits pour élaborer des « pâtesmixtes » contenant de la semoule de blé dur et de la farine de légumineuses (ex. farine de fèves). Lespâtes contenant 35% de fèves et 65% de blé dur sont plus riches en protéines, fibres et minérauxcomparés à celles contenant uniquement du blé dur. Les index glycémique et insulinémique sonttoujours bas et l’équilibre en acides aminés indispensables est amélioré dans le cas des pâtes mixtes.Mme MICARD a expliqué comment et sous quelles conditions les aliments enrichis en protéines sontintéressantes pour les personnes âgées et a expliqué la distinction entre les protéines rapides etlentes. Il est nécessaire de continuer à acquérir des connaissances sur la relation « formule procédé/structure/effets physiologiques ». D’autres voies qui permettraient d’améliorer les propriétés nutritionnelles des pâtes sont : l’ajout de fibres ou d’antioxydants ou l’introduction d’une étape de fermentation (notamment pour des produits sans gluten)

« Health » potential of pasta: towards an improvement of nutritional properties?

Ms. Valérie MICARD detailed the nutritional interest of pasta, more particularly in relation withstarch and proteins. As the penetration rate of pasta in French homes is high (96% for dry pasta),pasta are a good nutritional vector. Pasta are a major source of carbohydrates, for which an increase of consumption is required, and have a low glycemic and insulin indexes leading to positive healthimpacts. The glycemic index (GI) partly depends on food structure. How is the GI impacted if pastastructure is changed (for example by a process modification or by the introduction of otheringredients than durum wheat)? It was demonstrated an effect on GI and pasta structure of high andultra-high temperatures of drying on in vitro analysis, however results were not significant in vivo.Regarding proteins, it is not well-known that protein content of pasta is relatively high (12-15% drymatter). However, pasta lack some essential amino acid (e.g. lysine). Inspired from theMediterranean Diet and other traditional recipes in the world, recent research works wereconducted to elaborate “mixed pasta” made of durum wheat semolina and legumes flour (e.g. beanflour). Pasta containing 35% of bean and 65% of durum wheat are richer in proteins, fibers andminerals compared to 100% durum wheat-based pasta. GI and insulin index ae still low and theessential amino acid balance is better in the case of mixed pasta. Ms. MICARD explained how andunder which conditions protein-enriched foods are interesting for elderly persons and explained thedistinction between slow and fast-acting proteins. It is of primary importance to continue to acquireknowledge on the “formulation-process/structure/physiological effects” relation. Other ways forimproving pasta nutritional properties are linked to the addition of fibers, antioxidants or to thefermentation process (notably for the gluten free products).Mme Valérie MICARD a présenté les intérêts nutritionnels des pâtes, et expliqué le lien avec leurcomposition (quantité d’amidon et qualité-quantité des protéines). Dans la mesure où le taux depénétration des pâtes dans les foyers français est élevé (96% pour les pâtes sèches), les pâtes sont unbon vecteur nutritionnel. Elles constituent la principale source de glucides, dont la consommation enFrance reste inférieure aux recommandations, et ont des index glycémique et insulinémique bas àl’origine d’impacts positifs sur la santé. L’index glycémique (IG) dépend en partie de la structure del’aliment. Ainsi comment l’IG est-il impacté si la structure des pâtes est modifiée (par exemple suite àune modification du procédé de fabrication ou à l’introduction d’autres ingrédients que le blé dur) ? Ila été montré un effet sur l’IG et la structure des pâtes du séchage à haute et très haute températuressur des analyses in vitro. Toutefois les résultats ne se sont pas révélés significatifs in vivo. En ce quiconcerne les protéines, il est en fait peu connu que les pâtes ont une teneur en protéines relativementélevée (12-15% matière sèche). Toutefois, les pâtes manquent de certains acides aminésindispensables (e.g. la lysine). Inspirés de la diète méditerranéenne et d’autres recettes traditionnellesà travers le monde, des travaux de recherche récents ont été conduits pour élaborer des « pâtesmixtes » contenant de la semoule de blé dur et de la farine de légumineuses (ex. farine de fèves). Lespâtes contenant 35% de fèves et 65% de blé dur sont plus riches en protéines, fibres et minérauxcomparés à celles contenant uniquement du blé dur. Les index glycémique et insulinémique sonttoujours bas et l’équilibre en acides aminés indispensables est amélioré dans le cas des pâtes mixtes.Mme MICARD a expliqué comment et sous quelles conditions les aliments enrichis en protéines sontintéressantes pour les personnes âgées et a expliqué la distinction entre les protéines rapides etlentes. Il est nécessaire de continuer à acquérir des connaissances sur la relation « formule procédé/structure/effets physiologiques ». D’autres voies qui permettraient d’améliorer les propriétés nutritionnelles des pâtes sont : l’ajout de fibres ou d’antioxydants ou l’introduction d’une étape de fermentation (notamment pour des produits sans gluten)

Intérêts et Impacts technologiques et nutritionnels de l’introduction de légumineuse dans une pâte alimentaire

Intérêts et Impacts technologiques et nutritionnels de l’introduction de légumineuse dans une pâte alimentaire. 6. Colloque Ponan - Cap Aliment : Transitions alimentaires : le cas des protéine

Conception de pâtes alimentaires enrichies en protéines végétales et modification de leur structure par la formulation et les procédés. Impacts sur la digestibilité de leur fraction protéique

Conception de pâtes alimentaires enrichies en protéines végétales et modification de leur structure par la formulation et les procédés. Impacts sur la digestibilité de leur fraction protéique. Journée technologique « De l’alimentation à la nutrition

Que mangerons nous demain ?

Que mangerons nous demain ? . Utopiales 201

Legume-fortified pasta. Impact of drying and precooking treatments on pasta structure and inherent in vitro starch digestibility

Correspondance: [email protected] audienceThe low glycaemic index of pasta can be attributed to its specific structure. A change in pasta structure can therefore lead to a change in its starch digestibility. The use of drastic drying conditions or the addition of non-traditional ingredients to durum wheat pasta was already demonstrated to affect its structure, leading to a modification of its starch digestibility. However, the combining effect of using different technological treatments and different raw materials on pasta structure and consequences on its starch digestibility pasta are still unknown. The objective of this work was therefore to determine the impact of different technological treatments on the structure and the in vitro starch digestibility (i.e. rapidly available glucose value) of legume-fortified pasta. Legume-fortified pasta was prepared from 65% of durum wheat semolina and 35% of split pea or faba bean flour. Four different technological treatments were applied: drying at low temperature of 55 degrees C (LT), drying with the application of a very high temperature of 90 degrees C at low moisture content (VHT.LM), lyophilisation, and precooking followed by LT drying. Legume-fortified pasta dried at LT served as a reference. Lyophilisation induced a higher starch digestibility that could be attributed to the high porosity of pasta and the weakness of its protein network. In contrast, VHT.LM drying and precooking treatment led to a lower in vitro starch digestibility, probably as a result of the strengthening of the protein network at a macromolecular level, protecting starch from enzymatic attac

Impact de la structure de l’aliment sur les propriétés nutritionnelles et l’acceptabilité du pain et des pâtes

The impact of the various scales of structure of the food on the nutritional properties of bread and pastas is approached through the results obtained in projects associating INRA and partners of the cereal sector. The importance of the processes on food structure and the incorporation of dietary fibres is also illustrated in this presentation. The modification of cereal food structure can lead to an improvement of their nutritional profile, but also change their organoleptic characteristics. The effect of these modifications on the acceptability of products by the consumers is presented in the case of bread.absen

Hydrolyse de l’acide phytique de mélanges céréales-légumineuses par des phytases endogènes ou exogènes : effet du rapport solide : liquide.

National audienceIntroduction et but de l’étude: Les aliments ou plats mixtes céréales-légumineuses, riches en protéines, fibres, vitamines et minéraux, et équilibrés en acides aminés essentiels,constituent des alternatives à la consommation de protéines d’origine animale. Les légumineuses contiennent néanmoins des teneurs élevées en acide phytique (AP), un inhibiteur potentiel de la biodisponibilité des minéraux (fer et zinc) qui résiste aux procédés physiques. Il est généralement diminué par des prétraitements longs, nécessitant un suivi microbiologique, de type fermentation ou germination et faisant intervenir des phytases d’origine végétale ou microbienne. Parmi les phytases végétales, les céréales et en particulier le blé et le seigle possèdent les activités phytasiques endogènes les plus élevées. L’objectif de notre travail était d’activer les phytases endogènes de céréales pour dégrader l’AP de légumineuses pendant le procédé de fabrication de l’aliment mixte, sans prétraitement préalable. Matériel et méthodes: Trois modèles d’aliments (blé ou blé/seigle-légumineuse (lentille, pois, fève) ont été testés correspondant chacun à un ratio solide: liquide (S:L) différent: bouillons (1:10), bouillies (1:2) et pâtes alimentaires (2:1). Résultats et Analyse statistique : Les résultats montrent que l’augmentation du rapport S:L de 1 :10 à 2 :1 entraîne une diminution du pourcentage d’hydrolyse de l’AP du blé (100%) et des mélanges blé-légumineuses (35/65 et 65/35%) d’un facteur de 1,5 à 2,5. Après 60 minutes de traitement à un rapport S:L de 1 :10, une dégradation respective de l’AP de 75%, 51-60% et 32-41% pour les échantillons contenant 100%, 65% et 35% de blé a été obtenue. Pour des durées de traitement plus importantes (2 à 4h), 70 à 95% de l’AP peut être dégradé suivant la quantité de blé dans les mélanges, permettant ainsi d’améliorer la biodisponibilité potentielle du zinc (de moins de 15% à plus de 55%). L’augmentation du rapport S:L de 1 :10 à 1 :2 n’a pas modifié la cinétique d’hydrolyse d’AP des échantillons contenant 100 et 65% de blé. A un rapport S:L de 2:1, aucun des mélanges testés n’a permis d’améliorer la biodisponibilité des minéraux (fer et zinc). Pour ce rapport S:L, l’utilisation de seigle, possédant une activité phytasique 3 fois plus importante que celle du blé, a été testée en substituant 20% du blé par du seigle. Cette substitution n’a cependant pas permis d’augmenter la biodisponibilité des minéraux du fait de la concentration plus forte en AP et de l’affinité plus faible de la phytase chez le seigle. Une dégradation maximale de 84% de l’AP d’un mélange blé-lentille (65-35%) a pu être atteinte après ajout d’une phytase exogène microbienne à une concentration supérieure de 20 à 50 fois l’activité phytasique endogène. Conclusion: Les pourcentages de dégradation d’AP par activation des phytases endogènes (en modèles bouillons et bouillies) ou par l’ajout d’une phytase exogène (modèle pâte) améliorent la biodisponibilité potentielle du zinc (35 à >55%) mais restent insuffisants pour le fer