Influence de l'étape de délipidation sur le profil, la solubilité et le pouvoir moussant des protéines du ver de farine (Tenebrio molitor) lors de ...

Influence de l’étape de délipidation sur le profil, la
solubilité et le pouvoir moussant des protéines du ver
 de farine (Tenebrio molitor) lors de la production
 d'extraits protéiques

 Mémoire

 Alexia Gravel

 Maîtrise en sciences des aliments - avec mémoire
 Maître ès sciences (M. Sc.)

 Québec, Canada

 © Alexia Gravel, 2020

Influence de l’étape de délipidation sur le profil, la
solubilité et le pouvoir moussant des protéines du ver
 de farine (Tenebrio molitor) lors de la production
 d’extraits protéiques

 Mémoire

 Alexia Gravel

 Sous la direction de :
 Alain Doyen, directeur de recherche
 Manon Couture, codirectrice de recherche

Résumé
Les insectes comestibles tels que le ver de farine (Tenebrio molitor) constituent une source protéique
émergente en Occident en prévision des défis de sécurité alimentaire reliés à l’augmentation de la population.
Le défi majeur étant l’acceptabilité, un des leviers pour contrer cette problématique est d’incorporer les
insectes, matrice riche en protéines, sous forme d’ingrédients (concentrés ou isolats protéiques) à des
matrices alimentaires complexes faisant déjà partie intégrante des habitudes de consommation. Toutefois, les
connaissances sur ce type de protéines non conventionnelles restent à développer. À titre d’exemple, bien
que la production de concentrés protéiques d’insectes comestibles comporte certaines étapes clés telles que
la délipidation, il n’existe toujours aucune méthode d’extraction officielle. Malgré que diverses méthodes de
délipidation aient été étudiées, l’extraction des lipides de la matrice d’insectes par l’hexane est à ce jour la
méthode la plus utilisée. Toutefois, son effet sur la modification du profil des protéines et de leurs propriétés
fonctionnelles est actuellement inconnu. Par conséquent, l’objectif du mémoire de maîtrise vise à évaluer
l’effet d’une délipidation à l’hexane sur le profil protéique du ver de farine, sa solubilité et son pouvoir
moussant. Les résultats ont montré que l’étape de délipidation permettait d’augmenter la teneur protéique des
ingrédients d’insectes. Ils ont aussi montré que les profils protéiques des ingrédients bruts (non délipidés) et
délipidés étaient similaires, peu importe le traitement appliqué. Cependant, certaines différences spécifiques
(e.x. hexamerine 2) entre les protéines majeures des différents extraits ont été identifiées. De plus, il a été
observé que l’étape d’extraction des lipides diminuait la solubilité des protéines des extraits près du point
isoélectrique et augmentait drastiquement le pouvoir moussant des ingrédients. Par conséquent, la
délipidation à l’hexane intégrée dans le processus de production d’ingrédients de T. molitor semble essentielle
afin d’augmenter leur teneur protéique et d’améliorer certaines de leurs fonctionnalités.

 ii

Abstract
There is a growing interest in the use of insects such as mealworms (Tenebrio molitor) as an alternative
protein source in many Western countries in anticipation of the food security challenges related to the
worldwide population growth. Nevertheless, food neophobia represents the major challenge which negatively
affects the social acceptability of this alternative food resource. It was suggested that the integration of edible
insects as food ingredients (protein concentrate or isolate) in different food formulations could enhance the
consumer acceptability. However, the knowledge surrounding this unconventional protein source is scarce. For
instance, while the defatting process of edible insects represents the first step to produce protein ingredients,
there is still no official defatting method. Multiple defatting methods have been explored in the literature. The
most efficient method for lipid removal from the solid insect matrix remains conventional solvent extraction with
hexane. However, its impact on protein profiles and techno-functionality is still unclear. Consequently, the aims
of this work were to compare the protein profile of hexane-defatted and non-hexane-defatted T. molitor meals
and protein extracts and to evaluate hexane’s impact on protein solubility and foaming properties. Results
showed that hexane-defatting of T. molitor meal increased the total protein content of the insect ingredients.
Profiles for major proteins were similar between hexane-defatted and non-defatted samples. However, some
specific differences (e.g. hexamerin 2) were observed and characterized by proteomic tools. The defatting step
reduced the solubility of T. molitor protein extracts near the isoelectric point, and drastically increased the
foaming capacity of the hexane-defatted fractions. Consequently, we conclude that the hexane-defatting step
is essential to produce high-value added T. molitor ingredients with increased protein content and improved
functionality.

 iii

Table des matières
Résumé ............................................................................................................................................................... ii
Abstract............................................................................................................................................................... iii
Table des matières ............................................................................................................................................. iv
Liste des figures ................................................................................................................................................. vii
Liste des tableaux ............................................................................................................................................. viii
Liste des abréviations, sigles et acronymes........................................................................................................ ix
Remerciements ................................................................................................................................................... xi
Avant-propos ..................................................................................................................................................... xii
Introduction ......................................................................................................................................................... 1
Chapitre 1. Revue de littérature .......................................................................................................................... 3
 1.1 L’entomophagie ........................................................................................................................................ 3
 1.2 Les constituants majeurs de T. molitor ..................................................................................................... 3
 1.2.1 Les constituants non-protéiques ....................................................................................................... 4
 1.2.2 Les constituants protéiques............................................................................................................... 7
Chapitre 2. The use of edible insect proteins in food: Challenges and issues related to their functional
properties .......................................................................................................................................................... 11
 2.1 Résumé .................................................................................................................................................. 11
 2.2 Abstract .................................................................................................................................................. 12
 2.3 Introduction ............................................................................................................................................. 13
 2.4 Production and processing of protein flours, concentrates and isolates ................................................. 14
 2.4.1 Pre-treatment .................................................................................................................................. 14
 2.4.2 Defatting step .................................................................................................................................. 15
 2.4.3 Protein solubilization and recovery.................................................................................................. 15
 2.4.4 Protein purification .......................................................................................................................... 17
 2.4.5 Drying .............................................................................................................................................. 18
 2.5 Functional properties of conventional food and insect protein ................................................................ 19
 2.5.1 Solubility .......................................................................................................................................... 19
 2.5.2 Emulsification .................................................................................................................................. 20
 2.5.3 Foam formation ............................................................................................................................... 21
 2.5.4 Gelatin ............................................................................................................................................. 22
 2.5.5 Water-holding capacity .................................................................................................................... 22
 2.5.6 Oil absorption capacity .................................................................................................................... 23
 2.6 Functional and sensorial properties of food fortified with insect proteins................................................ 26
 2.6.1 Meat products and analogs ............................................................................................................. 26
 2.6.2 Snacks ............................................................................................................................................ 26

 iv

2.6.3 Pasta ............................................................................................................................................... 26
 2.6.4 Bread............................................................................................................................................... 27
 2.7 Challenges and perspectives ................................................................................................................. 27
 2.7.1 Consumer acceptance .................................................................................................................... 27
 2.7.2 Processing ...................................................................................................................................... 28
 2.7.3 Economy ......................................................................................................................................... 28
 2.7.4 Environment .................................................................................................................................... 29
 2.7.5 Other challenges ............................................................................................................................. 29
 2.8 Conclusion .............................................................................................................................................. 30
Chapitre 3. Hypothèse de recherche et objectifs .............................................................................................. 31
 3.1 Hypothèse de recherche ........................................................................................................................ 31
 3.2 Objectifs de recherche............................................................................................................................ 31
Chapitre 4. Effects of hexane on protein profile, solubility and foaming properties of defatted proteins extracted
from Tenebrio molitor larvae ............................................................................................................................. 32
 4.1 Résumé .................................................................................................................................................. 32
 4.2 Abstract .................................................................................................................................................. 33
 4.3 Introduction ............................................................................................................................................. 34
 4.4 Materials and methods ........................................................................................................................... 34
 4.4.1 Raw materials ................................................................................................................................. 34
 4.4.2 Methods .......................................................................................................................................... 35
 4.4.3 Analysis ........................................................................................................................................... 36
 4.4.4 Protein solubility .............................................................................................................................. 38
 4.4.5 Foaming properties ......................................................................................................................... 39
 4.4.6 Statistical analysis ........................................................................................................................... 39
 4.5 Results ................................................................................................................................................... 39
 4.5.1 Proximate composition of meals and protein extracts ..................................................................... 39
 4.5.2 Profiles and characterization of proteins in meals and protein extracts .......................................... 40
 4.5.3 Protein solubility .............................................................................................................................. 43
 4.5.4 Foaming properties ......................................................................................................................... 43
 4.6 Discussion .............................................................................................................................................. 45
 4.7 Conclusions ............................................................................................................................................ 47
Chapitre 5. Discussion générale ....................................................................................................................... 48
 5.1 Retour sur les résultats........................................................................................................................... 48
 5.2 Retour sur l’hypothèse............................................................................................................................ 49
 5.3 Retour sur la méthodologie .................................................................................................................... 49
 5.3.1 Retour sur la méthodologie de l’objectif 1 ....................................................................................... 49
 5.3.2 Retour sur la méthodologie de l’objectif 2 ....................................................................................... 50

 v

Conclusion ........................................................................................................................................................ 52
Bibliographie ..................................................................................................................................................... 53

 vi

Liste des figures
Figure 1. Constituants majeurs de T. molitor (tiré de [33]). ................................................................................ 4
Figure 2. Processing scheme for food protein concentrates and isolates. ...................................................... 19
Figure 3. Experimental design for the production of defatted and non-defatted mealworm meals and protein
extracts. ............................................................................................................................................................ 36
Figure 4. Two-dimensional electrophoresis of T. molitor proteins for A) TMI, B) TMD C) NDSP and D) HDSP.
Proteins composing each numbered spot were characterized by proteomics (Table 6). ................................. 41
Figure 5. Protein solubility at pH 5, 7 and 9 of TMI, TMD, NDSP and HDSP fractions. Different letters indicate
significant differences (p < 0.05). ...................................................................................................................... 43
Figure 6. Foaming capacity of TMI, TMD, NDSP and HDSP. Different letters indicate a significant difference (p
< 0.05)............................................................................................................................................................... 44
Figure 7. Foam stability values as a function of time after whipping of TMI, TMD, NDSP and HDSP. Different
letters indicate significant differences (p < 0.05). .............................................................................................. 44

 vii

Liste des tableaux
Tableau 1. Rendement d’extraction lipidique et abondance relative des acides gras composant l'huile de T.
molitor (tiré de [39]). ............................................................................................................................................ 5
Tableau 2. Teneurs en minéraux des extraits secs de T. molitor et recommandations pour un adulte moyen. . 7
Tableau 3. Teneurs en acides aminés des extraits secs de T. molitor et recommandations quotidiennes pour
un adulte moyen. ................................................................................................................................................ 9
Table 4. Functional properties of insects available in the published literature. ................................................. 24
Table 5. Proximate composition of T. molitor fractions at different processing stages expressed on a dry basis
.......................................................................................................................................................................... 40
Table 6. Proteins identified by proteomics in T. molitor 2D gels. ...................................................................... 42

 viii

Liste des abréviations, sigles et acronymes
2-DE Électrophorèse en deux dimensions ou en anglais « Two-dimensional electrophoresis »
AAE : Acides aminés essentiels
ACG : Contrôle automatique du gain ou en anglais « Automatic gain control »
ANOVA : Analyse de la variance ou de l’anglais « Analysis of variance »
CHAPS : 3-[(3-Cholamidopropyl)dimethyl-ammonio]-1-propane sulfonate
CHU : Centre hospitalier universitaire
CO2 : Dioxyde de carbone
D: Dimension (1D : une dimension, 2D : deux dimensions)
DTT : DL-Dithiothreitol
EFSA : Autorité européenne de sécurité des aliments ou de l'anglais « European Food Safety
 Authority »
FAO : Organisation des Nations Unives pour l'alimentation et l'agriculture ou de l'anglais « Food
 and Agriculture Organization »
FC : Capacité moussante ou de l'anglais « Foam capacity »
FCR : Indice de consommation ou de l'anglais « Feed conversion ratio »
FDA : L'Administration américaine des produits alimentaires et pharmaceutiques ou de l'anglais
 « U.S. Food and Drug Administration »
FS : Stabilité de la mousse ou de l'anglais « Foam stability »
GHG : Gaz à effet de serre ou de l'anglais « Greenhouse gas »
HCD : Dissociation induite par collision ou en anglais « Collision-induced Dissociation »
HCl : Acide chlorhydrique
HDSP : Extrait protéique soluble délipidé à l'hexane ou de l'anglais « Hexane-defatted soluble
 protein extract »
IEF : Focalisation isoélectrique ou de l'anglais « Isoelectric focusing »
IEP : Précipitation isoélectrique ou de l'anglais « Isoelectric precipitation »
IPG : Gradient de pH immobilisé ou de l'anglais « Immobilized pH gradient »
LC : Chromatographie en phase liquide ou de l'anglais « Liquid chromatography »
LCA : Évaluation de cycle de vie ou de l'anglais « Life assessment cycle »
LDL : Lipoprotéine de basse densité ou de l’anglais « low density lipoprotein »
MeOH : Méthanol
MGF : Format générique Mascot ou de l'anglais « Mascot generic format »
MPC : Concentrés protéiques du lait ou de l'anglais « Milk protein concentrate »
MS : Spectrométrie de masse ou de l'anglais « Mass spectrometry »
MW : Masse moléculaire ou de l'anglais « Molecular weight »
NaOH : Hydroxyde de sodium
NDSP : Extrait protéique soluble non délipidé à l'hexane ou de l'anglais « Non-hexane-defatted
 soluble protein extract »
OAC : Capacité d'adsorption d'huile ou de l'anglais « Oil-adsorption capacity »
OBC : Capacité de liaison à l'huile ou de l'anglais « Oil-binding capacity »
OHC : Capacité de rétention d'huile ou de l'anglais « Oil-holding capacity »
PAGE : Électrophorèse sur gel de polyacrylamide ou de l'anglais « polyacrylamide gel
 electrophoresis »

 ix

pI : Point isoélectrique
PUFA : Acide gras polyinsaturés ou de l'anglais « polyunsaturated fatty acid »
SAS : Statistical Analysis System
SDS : Dodécylsulfate de sodiumou de l’anglais « sodium dodecylsulfate »
SFA : Acide gras saturés ou de l'anglais « saturated fatty acid »
TFA : Acide trifluoroacétique ou de l'anglais « Trifluoroacetic acid »
TMD : Farine de Tenebrio molitor délipidée à l'hexane ou de l'anglais « Tenebrio molitor defatted
 meal »
TMI : Farine de Tenebrio molitor initiale ou de l'anglais « Tenebrio molitor initial meal »
TSC : Nombre total de spectre ou de l'anglais « Total spectrum count »
UF : Utrafiltration
WAC : Capacité d'adsorption d'eau ou de l'anglais « Water-adsorption capacity »
WBC : Capacité de liaison à l'eau ou de l'anglais « Water-binding capacity »
WHC : Capacité de rétention d'eau ou de l'anglais « Water-holding capacity »

 x

Remerciements
Dans un premier temps, je tiens à exprimer ma très grande reconnaissance envers mon directeur de
recherche, le Dr Alain Doyen, pour m’avoir offert l'opportunité de me joindre à son équipe et pour m’avoir
confié un projet autant novateur que passionnant. Sa disponibilité constante afin de discuter de mon projet a
particulièrement été appréciée. Ses commentaires constructifs et ses précieux conseils m’ont notamment
permis de développer une pensée critique, d’acquérir des notions substantielles dans le domaine des sciences
des aliments et de consolider mes habiletés en gestion de projet, à la rédaction et à la communication
scientifique. Mon expérience enrichissante dans son laboratoire au cours des deux dernières années n'a fait
qu'accroître ma passion pour la recherche dans le domaine des sciences des aliments. Ainsi, j’ai accepté sans
hésitation l’offre du Dr Doyen de poursuivre mes études au doctorat sous sa direction. Je tiens aussi à
exprimer toute ma gratitude envers ma co-directrice, la Dre Manon Couture, pour son implication dans mon
projet, en m’accompagnant dans les manipulations effectuées au sein de son laboratoire, en répondant à mes
questions et en apportant de nouvelles idées pertinentes. Sa rétroaction, son expertise et son point de vue
venant de l’externe ont été des atouts majeurs à la réalisation de mon projet de maîtrise.

J’aimerais aussi souligner l’apport exceptionnel des membres du département des sciences des aliments à
l’Université Laval. Je pense notamment à Diane Gagnon et à Marie-Michelle Gagnon, responsables des
laboratoires où j’ai passé de nombreuses heures à effectuer diverses expériences, ainsi qu’à Mélanie
Martineau, Pascal Lavoie et Dany Boisvert au Laboratoire de Technologie Alimentaire. Leurs connaissances
et leur savoir-faire ont largement contribué à l’aboutissement de mes travaux de recherche. Je tiens aussi à
souligner la participation de Sylvie Bourassa de la Plateforme de Protéomique du Centre de Recherche du
CHU de Québec.

Je veux remercier tous les membres de l’équipe Doyen que j’ai eu la chance de côtoyer durant les deux
dernières années pour leur appui. Un merci tout particulier à Véronique Perreault qui m’a été d’une aide
précieuse tout au long de la réalisation de mon projet de maîtrise.

Un énorme merci à toute ma famille pour leur aide, mais surtout leurs encouragements. Un merci particulier à
mon copain Marc-André qui a été présent et m’a soutenue au quotidien, et ce, depuis le début de mes études
universitaires.

Finalement, je tiens à remercier le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada pour
la bourse de recherche à la maîtrise ainsi que le Fonds québécois de la recherche sur la nature et les
technologies pour la bourse de recherche à la maîtrise ainsi que les fonds de recherche dont j’ai bénéficié.

 xi

Avant-propos
Ce mémoire est divisé en 5 chapitres. Le premier chapitre, présenté suite à l’introduction générale et la
présentation de la problématique, consiste en une revue de la littérature concernant Tenebrio molitor, l’insecte
comestible à l’étude dans ce mémoire. La revue de littérature est complétée par un deuxième chapitre portant
spécifiquement sur les enjeux liés à la production d’ingrédients à base d’insectes comestibles. Ces travaux ont
fait l’objet de la publication d’un article de revue dont je suis l’auteure principale. Par la suite, le but,
l’hypothèse et les objectifs du présent mémoire sont présentés au chapitre 3. Afin de répondre à l’hypothèse et
aux objectifs de recherche, un article scientifique, dont je suis la première auteure, est présenté au chapitre 4.
Le chapitre 5 présente une discussion générale de l’ensemble des résultats générés dans le cadre de ce
projet de maîtrise. Les conclusions générales de l’ensemble de ce mémoire de maîtrise seront finalement
présentées afin de clore ce mémoire.

La première section de ce mémoire intitulée « Introduction » met en contexte le projet de recherche faisant
l’objet de ce mémoire en révélant la problématique en découlant.

Le Chapitre 1 intitulé « Revue de littérature » décrit l’entomophagie et détaille principalement les constituants
majeurs du ver de farine (T. molitor), plus spécifiquement ses constituants non-protéiques (lipides, minéraux et
chitine) et ses constituants protéiques (profil protéique et acides aminés essentiels).

Le Chapitre 2 intitulé « The use of edible insect proteins in food: Challenges and issues related to their
functional properties » détaille quant à lui les défis et les enjeux liés à la transformation des insectes
comestibles, plus spécifiquement en ce qui concerne les procédés de transformation et les propriétés
fonctionnelles de ces derniers. Il s’agit d’un article publié en 2020 dans la revue Innovative Food Science &
Emerging Technologies numéro 59 (p.102272). Les auteurs sont Alexia Gravel et Alain Doyen. En tant
qu’auteure principale, j’ai réalisé l’ensemble de la conception et de la rédaction de cet article. La révision de
l’article a été effectuée par Dr Doyen.

Le Chapitre 3 intitulé « Hypothèse de recherche et objectifs » présente l’hypothèse de recherche ainsi que
les différents objectifs formulés afin de valider ou non cette hypothèse.

Le Chapitre 4 intitulé « Effects of hexane on protein profile, solubility and foaming properties of defatted
proteins extracted from Tenebrio molitor larvae » est rédigé sous forme d’un article scientifique. Il présente
les différentes expérimentations réalisées et les résultats obtenus ainsi qu’une discussion de ceux-ci. Cet
article sera soumis prochainement pour publication dans la revue Molecules. Les auteurs sont : Alexia Gravel,
Alice Marciniak, Manon Couture et Alain Doyen. En tant qu’auteure principale, j’ai réalisé l’ensemble des

 xii

aspects du projet de recherche : la revue de littérature, la planification de la recherche, la préparation et
l’exécution des protocoles expérimentaux, l’interprétation des résultats expérimentaux et la rédaction de
l’article. Les Dr Doyen et Dre Couture ont aussi participé à la planification de la recherche et à la discussion
des résultats expérimentaux. La révision de l’article a été réalisée par les coauteurs Dr Doyen, Dre Couture et
Dre Marciniak.

Le Chapitre 5 intitulé « Discussion générale » présente une discussion générale de l’ensemble des résultats
générés dans le cadre de ce projet de maîtrise en faisant un retour sur l’hypothèse, chacun des objectifs ainsi
que la méthodologie en fonction des résultats obtenus.

Finalement, la dernière section de ce mémoire intitulée « Conclusion » présente les conclusions générales de
l’ensemble de ce mémoire. L’avancement des connaissances généré via les travaux présentés et les
perspectives de recherche sont également présentés.

 xiii

Introduction
L’Organisation des Nations Unies estime que la population mondiale atteindra plus de 9,6 milliards d’êtres
humains en 2050. En réponse à cette augmentation importante de la démographie à l’échelle planétaire, la
production alimentaire actuelle devra être doublée [1]. Sachant que plus d’un milliard de personnes souffrent
de carence alimentaire, il est impératif de développer des alternatives viables aux ressources alimentaires
actuelles qui peinent déjà à subvenir aux besoins nutritionnels de la planète [2]. Afin d’atteindre cet objectif,
l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) propose la consommation d’insectes
comme alternative, en raison de leur haute teneur en protéines, mais aussi en gras, vitamines et minéraux [1,
3, 4]. En effet, la teneur protéique sur base sèche s’élève à plus de 60% chez une grande majorité d’insectes
comestibles qui contiennent aussi généralement la grande majorité acides aminés essentiels requis selon les
exigences de l’Organisation mondiale de la santé [4]. En plus de constituer une alternative intéressante à une
potentielle crise alimentaire internationale, ce changement d’habitudes alimentaires aurait une portée à la fois
environnementale, économique et sociale sur les communautés locale et mondiale. Un des avantages de la
consommation d’insectes est que l’élevage de cette matrice émergente génère moins de gaz à effet de serre
et d’ammoniac que les élevages animaliers conventionnels tout en ayant un meilleur taux de conversion
alimentaire [5]. De plus, cette pratique permettrait le développement d’un nouveau marché nécessitant de
faibles investissements et donc accessible à divers pays en voie de développement [6].

Or, bien qu’il y ait une grande variété d’insectes qui soient propres à la consommation humaine et que pour
certaines ethnies et cultures, ceux-ci soient considérés comme des produits fins ou traditionnels, la plupart des
sociétés occidentales sont réticentes à en consommer [7]. Cette faible acceptabilité est expliquée par le fait
que l’entomophagie est souvent associée à la pauvreté et à la transmission de maladies générant ainsi un
dégoût de la part des consommateurs [8]. Cependant, un des leviers permettant d’améliorer l’acceptabilité
consiste à éviter l’utilisation d’insectes entiers et de plutôt les incorporer sous forme d’ingrédients (concentrés
ou isolats protéiques) à des matrices alimentaires complexes faisant déjà partie intégrante des habitudes de
consommation de ceux-ci [9, 10].

Ainsi, de nombreuses études se sont intéressées aux propriétés nutritionnelles et fonctionnelles (solubilité,
pouvoir émulsifiant, moussant et gélifiant) [11-14] des poudres protéiques d’insectes en fonction des procédés
de transformation employés sur ces dernières, notamment les techniques de cuisson (blanchi, grillé) et de
séchage (four, lyophilisation, micro-ondes) [15, 16], afin d’optimiser la qualité des ingrédients générés. La
délipidation d’aliments bruts ou de sous-produits par le biais de solvants organiques est souvent l’une des
étapes clés lors de la production d’ingrédients protéiques à haute valeur ajoutée [17-19]. L’hexane reste

 1

d’ailleurs le solvant organique le plus efficace et donc le plus fréquemment utilisé pour la production de
poudres ou d’extraits protéiques d’insectes comestibles [20-22].

Quelques travaux se sont d’ailleurs récemment intéressés à l’effet de l’utilisation de différents solvants
organiques et des paramètres de délipidation sur la composition et la fonctionnalité des ingrédients à base
d’insectes comestibles produits et ont ainsi déterminé que les propriétés fonctionnelles, particulièrement les
propriétés moussantes, des ingrédients générés suite à l’extraction des lipides par l’hexane étaient améliorées
comparativement à ceux n’ayant pas subi ce traitement [23, 24]. Ces derniers ont donc conclu que les
protéines d’insectes comestibles constituaient une alternative très intéressante aux sources protéiques
traditionnellement utilisées dans la formulation de produits alimentaires pour la formulation d’ingrédients [23,
24]. Cependant, il serait d’autant plus intéressant de détailler spécifiquement l’impact de l’étape de délipidation
à l’hexane sur le profil protéique de poudres ou de concentrés protéiques d’insectes comestibles en lien avec
leur solubilité et leurs propriétés moussantes. Actuellement absentes de la littérature, ces informations
permettraient de mieux connaître la structure des protéines natives et modifiées en fonction des traitements de
délipidation appliqués et d’établir une relation avec le profil protéique et les propriétés fonctionnelles des
matrices alimentaires générées à l’aide de ceux-ci.

Dans le but de répondre à cette problématique, l’objectif général de ce projet de recherche vise à étudier
l’influence de l’étape de délipidation à l’hexane sur le profil et les propriétés fonctionnelles des protéines du ver
de farine (Tenebrio molitor), soit l’un des insectes les plus consommés dans les pays développés, lors de la
production de concentrés. De telles connaissances permettront à l’industrie agroalimentaire d’orienter les
choix de méthodes de transformation vers celles les plus appropriées pour les insectes comestibles comme le
ver de farine, dans une optique de production d’aliments à haute valeur ajoutée ou de matrices alimentaires
plus complexes, et ce, selon les propriétés fonctionnelles désirées. Il s’agira donc d’une avancée intéressante
vers l’inclusion des protéines d’insectes comestibles dans l’alimentation de la population mondiale, en
particulier celle des sociétés occidentales.

 2

Chapitre 1. Revue de littérature
1.1 L’entomophagie
L’entomophagie, soit la consommation d’insectes par l’être humain, est pratiquée depuis la préhistoire [25].
Cependant, le développement des techniques de chasse et d’agriculture ont rendu cette pratique désuète. En
effet, bien que la consommation d’insectes fasse partie des traditions ancestrales d’environ 113 pays dans le
monde, elle a complètement disparu des coutumes de la plupart des sociétés occidentales [26]. Un
engouement marqué pour le retour de cette diète non conventionnelle se fait toutefois sentir en prévision des
défis d’approvisionnement alimentaire liés à l’augmentation de la population [1, 27]. Pour répondre à la
demande croissante en insectes comestibles, les acteurs du domaine de la production des insectes
comestibles concentrent leurs efforts sur l’optimisation des techniques d’élevage d’insectes destinés au
marché de l’alimentation animale et humaine [28, 29]. Ces efforts de recherche ont ainsi permis d’améliorer
les pratiques liées à l’entomoculture tout en participant au développement de produits à base d’insectes à
l’échelle commerciale, que ce soit sous forme de poudres, de barres protéinées ou de pâtes alimentaires.

Tenebrio molitor, plus communément appelé le ver de farine lorsqu’il est sous sa forme larvaire, est un insecte
originaire d’Europe appartenant aux Coléoptères (Coleoptera) [30], soit l’ordre le plus populaire d’un point de
vue alimentaire, constituant à eux-seuls 31% de tous les insectes consommés [8]. Il a fait l’objet de plusieurs
travaux de recherche en ce qui concerne son introduction dans l’alimentation humaine et animale [4, 12, 31].
La popularité du ver de farine est directement en lien avec son fort potentiel pour la production à l’échelle
industrielle, notamment grâce à ses valeurs nutritives d’intérêt, sa facilité et sa rapidité de reproduction, mais
surtout parce qu’il est déjà accessible au Canada et dans plusieurs pays de l’Union Européenne sous diverses
formes [28]. Ainsi, en lien avec l’importance de Tenebrio molitor dans le domaine de l’entomophagie et
s’agissant de la matière première à l’étude dans le cadre de ce projet de maîtrise, la prochaine section portera
spécifiquement sur une description détaillée de la composition de cet insecte.

1.2 Les constituants majeurs de T. molitor
Les constituants principaux de divers insectes comestibles, incluant ceux du ver de farine, ont été répertoriés
dans la littérature. Il existe toutefois une grande variabilité inter-espèce, mais aussi intra-espèce, attribuable à
des facteurs externes tels que le stade du développement des insectes étudiés [26], leur alimentation et leur
environnement [32]. Malgré une variabilité des résultats disponibles en ce qui a trait aux constituants majeurs
d’une même espèce, ceux obtenus par Yi et al. (2013) et présentés à la Figure 1 permettent d’obtenir un
portrait général des proportions relatives des différents constituants majeurs de T. molitor [33].

 3

Autres
 Protéines* (glucides, vitamines et minéraux)
 (incluant la
 chitine) 7,5%
 19,1%

 63,5%
 9,9%
 Lipides Eau

 * Un facteur de conversion de l’azote en protéines de 6.25 a été utilisé par les auteurs.

 Figure 1. Constituants majeurs de T. molitor (tiré de [33]).

Bien que les protéines soient d’un intérêt majeur dans l’industrie agroalimentaire, il ne s’agit toutefois pas du
constituant le plus abondant du ver de farine. En effet, Yi et al. (2013) ont déterminé que 63.5% de T. molitor
était constitué d’eau [33]. De manière similaire, Azagoh et al. (2016) et Buβler et al. (2016) ont respectivement
évalué à 68.8±0.1% et 65.1±1.2% la teneur en eau de T. molitor avant toute transformation [34, 35]. Pour
cette raison, les divers composants du ver de farine sont souvent exprimés sur base sèche. Une fois les
insectes séchés, bien que les protéines soient l’ingrédient le plus abondant, d’autres constituants de T. molitor
sont aussi d’un grand intérêt. Ainsi, les sections suivantes détaillent davantage les constituants non-protéiques
et protéiques du ver de farine.

1.2.1 Les constituants non-protéiques

1.2.1.1 Les lipides
Les lipides représentent une source importante d’énergie et font partie des constituants majeurs de T. molitor
[4] avec une teneur comprise généralement entre 20 et 30 % [4, 34, 35]. La qualité nutritionnelle du profil
lipidique d’un aliment est notamment caractérisée par son pourcentage en acides gras essentiels et sa faible
teneur en acides gras saturés (SFA) [36]. La FAO recommande plus précisément que la consommation
d’acides gras saturés soit diminuée au profit des acides gras insaturés, spécifiquement les acides gras
polyinsaturés (PUFA), plutôt que ceux monoinsaturés, afin de maximiser leurs effets bénéfiques [36]. Ainsi, les
ratios PUFA/SFA et celui des acides gras essentiels polyinsaturés n-6/n-3 sont souvent utilisés comme
indicateurs de la qualité lipidique des aliments d’origine animale et végétale [37]. Ces indices de la qualité
nutritionnelle chez le ver de farine varient cependant énormément d’une étude à l’autre en fonction des
méthodes d’extraction lipidique employées [38]. Le Tableau 1 présente le rendement et l’abondance relative

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en divers acides gras obtenue en fonction de la méthode d’extraction lipidique employée [39]. Dans le cadre
 de l’utilisation de solvants, ces variations sont expliquées par les différences d’affinité des solvants polaires et
 non-polaires pour les acides gras [39]. Ainsi, les solvants polaires (éthanol, t-butanol) permettraient d’extraire
 une plus grande proportion d’acides gras polyinsaturés (C18 :2), alors que les acides gras monoinsaturés
 (C17 :1, C18 :1V) sont détectés en plus forte abondance dans les échantillons ayant subi une extraction
 lipidique à l’aide d’un solvant non-polaire (hexane, éther de pétrole) [39]. Malgré ces différences, il est
 néanmoins possible d’observer certaines tendances quant à la composition lipidique de T. molitor. Plus
 spécifiquement, T. molitor est généralement riche en plusieurs acides gras essentiels tels que l’acide
 linoléique et contient environ 3 fois plus d’acides gras insaturés que d’acides gras saturés [38]. Il présente
 aussi un ratio PUFA/SFA près de la valeur de 1 recommandée [38, 40], à l’inverse de celui de la viande rouge
 évalué à moins de 0.5 [37]. Concernant le ratio d’acides polyinsaturés n-6/n-3, celui-ci est habituellement plus
 élevé que le ratio recommandé par la FAO qui est plutôt de 10 [36, 38, 40].

 Tableau 1. Rendement d’extraction lipidique et abondance relative des acides gras composant l'huile de T.
 molitor (tiré de [39]).

 Abondance relative (u.a.)
 Acides gras
 SH SP SA SE TPP CO2-SC
 C14:0 1.65 ± 0.05 b 1.64 ± 0.02 b 1.60 ± 0.10 b 1.67 ± 0.00 b 1.58 ± 0.01 b 1.72 ± 0.04 a
 C16:0 18.74 ± 0.00 a,b 18.77 ± 0.03 a,b 18.67 ± 0.05 a,b 17.78 ± 0.05 c 18.20 ± 0.40 b,c 19.10 ± 0.20 a
 Saturé
 C17:0 0.42 ± 0.02 a 0.40 ± 0.02 a 0.41 ± 0.00 a 0.41 ± 0.01 a 0.44 ± 0.01 a 0.41 ± 0.00 a
 C18:0 2.30 ± 0.01 c 2.30 ± 0.01 c 2.33 ± 0.01 b,c 2.80 ± 0.08 a 2.62 ± 0.08 a,b 2.20 ± 0.20 c
 C16:1 0.93 ± 0.00 a 0.94 ± 0.02 a 0.96 ± 0.00 a 0.95 ± 0.05 a 0.93 ± 0.03 a 0.97 ± 0.02 a
 C17:1 0.13 ± 0.00 a 0.13 ± 0.01 a - - 0.11 ± 0.00 a 0.12 ± 0.00 a
 MUFA
 C18:1V 39.74 ± 0.00 a 39.74 ± 0.07 a 39.70 ± 0.03 a 36.94 ± 0.02 b 38.10 ± 0.60 b 39.80 ± 0.30 a
 C18:1 0.31 ± 0.01 a 0.29 ± 0.00 a 0.31 ± 0.01 a 0.50 ± 0.02 a 0.30 ± 0.01 a 0.29 ± 0.01 a
 C18:2 33.76 ± 0.06 c 33.70 ± 0.05 c 33.80 ± 0.09 c 37.00 ± 0.10 a 34.70 ± 0.50 b 33.40 ± 0.10 c
 PUFA
 C18:3 1.25 ± 0.01 a 1.24 ± 0.01 a 1.28 ± 0.01 a 1.30 ± 0.08 a 1.21 ± 0.02 a 1.27 ± 0.01 a
Rendement d’extraction
 25.5 ± 0.1 a 24.3 ± 1.2 a 25.7 ± 0.3 a 28.8 ± 5.9 a 23.7 ± 2.4 a 22.1 ± 0.6 a
 (%)
 C18:1V: methyl vaccinate, MUFA: acide gras monoinsaturé, PUFA: acide gras polyinsaturé, SA: Soxhlet (acétate d’éthyle), CO 2 SC:
 CO2 supercritique, SE: Soxhlet (éthanol), SH: Soxhlet (hexane), SP: Soxhlet (éther de pétrole), TPP: three-phase partitioning. Les
 valeurs moyennes sur une même ligne ayant des lettres différentes sont significativement différentes (Test de Tukey, α = 0.05, n = 3).

 Bien que le profil lipidique de T. molitor présente une qualité nutritionnelle supérieure à celle d’autres aliments,
 les gras sont fréquemment extraits de la matrice de cet insecte afin d’en augmenter la teneur protéique [21,
 35]. Cette technique, bien connue dans l’industrie alimentaire pour la production d’ingrédients à haute valeur
 ajoutée à base de protéines végétales, implique généralement l’utilisation de solvants organiques, plus
 spécifiquement l’hexane, qui permet d’extraire plus de 96% des lipides de la plupart des matrices alimentaires
 [41]. À titre d’exemple, l’extraction à l’hexane de l’huile de chanvre, de lin et de canola de la matrice initiale a
 permis à Teh et al. (2013) d’augmenter la teneur protéique des extraits de 35% à 52-55% [19]. Bien que moins

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nombreuses que pour les protéines végétales, certaines études ont obtenu des résultats similaires lors de la
production de concentrés protéiques de vers de farine. C’est notamment le cas de Buβler et al. (2016) qui ont
réussi à augmenter la teneur protéique de la farine de T. molitor de 57.8 ± 1.2% à 64.6 ± 0.3% [35].

La délipidation à l’hexane n’a pas seulement un effet sur la teneur protéique, mais aussi sur les propriétés
fonctionnelles. Comparativement aux protéines d’insectes, ce phénomène est largement documenté pour les
protéines végétales. En effet, la délipidation à l’hexane a notamment permis d’augmenter la solubilité de
protéines de soya [42], de colza et de sésame [43] en plus d’augmenter substantiellement la capacité
moussante de protéines de tournesol, de carthame et de son de riz [18, 44]. Plus spécifiquement,
l’augmentation de la capacité moussante des protéines végétales suite à la délipidation à l’hexane est
expliquée indirectement par le dépliement partiel des protéines induit par la chaleur lors de l’extraction des
lipides dans le cas des protéines de riz [18], alors que Galves et al. (2019) attribuent plutôt ce phénomène à
l’effet dénaturant de l’hexane sur les protéines de tournesol et de carthame [44].

Sur les protéines de T. molitor, Borremans et al. (2020), ont observé une légère diminution de la solubilité des
farines ayant été délipidées à l’hexane à un pH inférieur à 3 et supérieur à 8 [24]. Ces auteurs ont aussi
observé que l’extraction des lipides à l’hexane avait pour effet d’augmenter drastiquement les propriétés
moussantes de l’insecte [24]. En effet, une augmentation de la capacité moussante de 94 à 540% entre la
farine initiale et la farine délipidée à l’hexane a été calculée, soit une capacité moussante similaire à celle du
blanc d’œuf, largement utilisé pour la formation de mousses lors de la confection de desserts. Toutefois,
comme l’étude de l’effet de la délipidation à l’hexane ne faisait pas parti des objectifs de leur projet, les auteurs
n’ont pas tenté d’expliquer le phénomène observé.

Ainsi, puisque peu d’auteurs se sont spécifiquement intéressés à l’impact de la délipidation à l’hexane sur les
propriétés fonctionnelles de T. molitor, les informations contenues dans la littérature concernant les procédés
de transformation de l’ensemble des insectes comestibles et leurs propriétés fonctionnelles seront détaillées
dans le deuxième chapitre de ce mémoire.

1.2.1.2 La chitine
La chitine constitue le matériel principal de l’exosquelette de T. molitor [45]. Estimée entre 4.4 et 9.1% sur
base sèche, elle correspond environ au tiers de tous les glucides du coléoptère [46]. Ce polysaccharide azoté
de N-acétylglucosamine est toutefois responsable de la surestimation systématique de l’abondance protéique
puisque les méthodes courantes (Dumas et Kjeldahl), qui permettent d’évaluer la teneur protéique d’un
échantillon, sont basées sur la mesure de la teneur en azote. Ainsi, l’azote chitinique est comptabilisé comme
étant de l’azote protéique. En réponse à cette problématique, Janssen et al. (2017) ont déterminé des facteurs

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