PROTÉINES DE L'ALIMENTATION HUMAINE

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La matière vivante est composée principalement de quatre éléments : azote, oxygène, hydrogène et carbone. L'air contient environ 79 p. 100 d'azote et 20 p. 100 d'oxygène. Le dioxyde de carbone (CO2) est nettement moins présent : 0,03 p. 100. Les animaux sont incapables d'utiliser directement les éléments azote et carbone pour synthétiser les acides nucléiques et les protéines dont ils ont besoin. L'homme est ainsi incapable de fixer l'azote atmosphérique pour s'approvisionner en cet élément et laisse ce rôle aux micro-organismes (bactéries comme Rhizobium en symbiose avec des légumineuses, par exemple). Il en va de même pour ce qui concerne le carbone : ce sont les végétaux qui le fixent pour le compte des animaux. Ainsi, végétaux et micro-organismes sont les pourvoyeurs d'azote et de carbone organiques assimilables par les animaux, et donc par l'homme, qui se contentent d’être consommateurs. La distinction entre herbivores et carnivores est fondée sur l'aptitude à utiliser les protéines des organismes fixateurs de carbone et d'azote, directement ou indirectement.

Alors que glucides, lipides et protéines apportent à l'homme le carbone dont il a besoin, seules les protéines alimentaires fournissent l'azote. Cet apport est indispensable à la synthèse des composés azotés : protéines, bases des acides nucléiques, cofacteurs d'enzymes (nicotinamide adénine dinucléotide, NAD), noyau tétrapyrrolique de l'hémoglobine, etc. Ce qui suit ne prend pas en compte les innombrables préparations de protéines alimentaires destinées au mieux-être, à la musculation ou à l’amaigrissement.

Les principales protéines alimentaires

Les protéines végétales

Les végétaux, assimilant azote et carbone, devraient potentiellement être des fournisseurs de premier choix en protéines pour l'homme. Mais il n'en est rien : faible titre en protéines (les végétaux sont riches en molécules indigestes pour l'homme : cellulose, hémicellulose, pectines, lignines) ; carence en certains acides aminés ; présence de facteurs antinutritionnels (hémagglutinines, phénols, inhibiteurs de protéases digestives).

Les protéines dans les feuilles (de 1 à 5 p. 100) sont localisées dans le cytoplasme, le stroma et les thylacoïdes du chloroplaste. La ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygénase (RuBisCO), appelée aussi « protéine blanche », enzyme responsable de l'assimilation du dioxyde de carbone, est la protéine la plus abondante sur la Terre. Les autres enzymes du cycle de Calvin et les protéines des antennes collectrices de lumière constituent aussi des aliments.

Les grains de céréales constituent une autre source de protéines végétales (de 6 à 13 p. 100). Ces protéines, associées à l'amidon, sont classées selon leur solubilité : les albumines, solubles dans l'eau ; les globulines, solubles dans les solutions salines neutres ; les prolamines, solubles dans l'éthanol à 70 p. 100 ; les glutélines, solubles dans les solutions acides ou alcalines. Les prolamines de blé, de maïs et d'orge sont appelées, respectivement, gliadine, zéine et hordéine. Les glutélines du blé sont les gluténines. Les gliadines sont des marqueurs biochimiques de la qualité boulangère des farines. On observe une trentaine de gliadines différentes dans une même variété de blé. Ces deux classes de protéines végétales constituent la majeure partie du gluten, l'autre constituant étant de nature lipidique. Le gluten confère à la farine ses propriétés viscoélastiques lors de la panification. Les gluténines s'associent dans le grain de blé pour donner des édifices moléculaires de plusieurs millions de daltons (1 Da = 1,66 × 1027 kg).

Le soja est consommé en Extrême-Orient depuis deux mille ans. Ce n'est que récemment (1930) que sa culture s'est développée ailleurs (États-Unis, Brésil, Europe). La très grande majorité de la production est destinée à la fabrication d'huile et de tourteaux pour l'alimentation animale. Ceux-ci sont riches en protéines de bonne qualité. On assiste depuis quelques décennies au développement de farines délipidées (entre 40 et 50 p. 100 de protéines) et de leurs dérivés : concentrats (de 60 à 70 p. 100 de protéines) et isolats (de 85 à 98 p. 100 de protéines) pour l'alimentation humaine. Les protéines des légumineuses (soja, pois, féverole, lupin…) ont des structures voisines. On distingue deux classes principales : les globulines 7 S et les globulines 11 S, appelées, respectivement, conglycinine β et glycinine chez le soja, viciline et légumine chez le pois. La graine de soja présente une teneur plus élevée que les autres légumineuses en hémagglutinines et en inhibiteurs de protéases.

Les protéines animales

Les animaux sont d'excellents fournisseurs de protéines alimentaires : titre élevé en protéines de bonne qualité et absence de toxines. Mais le rendement de transformation des végétaux en protéines par les animaux est faible. Les principales protéines animales se situent dans le tissu musculaire (la viande), dans l'œuf et dans le lait.

La viande correspond aux muscles striés squelettiques des animaux. Les protéines représentent de 50 à 90 p. 100 de la matière organique de la viande ; celle-ci est donc l'aliment le plus riche en protéines. Certaines de ses propriétés organoleptiques, comme la tendreté et la jutosité, sont étroitement liées à la structure des protéines du muscle et aux réactions chimiques dans lesquelles elles sont impliquées. La myosine est la protéine majoritaire dans le muscle (27 p. 100). Les protéines sarcoplasmiques (200 environ) sont représentées par des enzymes (glycolyse, métabolisme des protéines). Dans les mitochondries, on trouve les enzymes du cycle de Krebs (cycle de l’acide nitrique). Les protéines sarcoplastiques et mitochondriales et l'actine représentent respectivement 30 et 11 p. 100 des protéines. Les collagènes (8 p. 100) et des protéines insolubles (8 p. 100) complètent le répertoire. La myoglobine (1,5 p. 100) fournit la couleur rouge du muscle. Une viande fraîche est peu consommable : après la mort, s'installe la rigor mortis (rigidité cadavérique), conséquence de l'épuisement du muscle en ATP, qui conduit à l'impossibilité de dissociation du complexe actomyosine, le muscle perdant ainsi ses propriétés élastiques. La maturation de la viande vise à résorber la rigidité cadavérique. Elle résulte de l'action des système [...]

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Jean-Claude MEUNIER, « PROTÉINES DE L'ALIMENTATION HUMAINE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/proteines-de-l-alimentation-humaine/