Biotechnological approaches for reducing antinutrients and enhancing lentil (Lens culinaris) flours quality

Abstract

[EN] This study explores the effects of germination and cooking as pretreatments, followed by fermentation using different starter cultures on the physicochemical, nutritional, and techno-functional properties of Beluga and Du Puy lentil flours, focusing on reducing antinutritional factors and enhancing nutrient bioavailability. Fermentation was conducted using lactic acid bacteria (Furfurilactobacillus rossiae and Lactobacillus brevis) and a probiotic yeast (Saccharomyces boulardii) as starter cultures, individually and in combination. Results showed significant improvements in protein content, which increased by up to 38.4 g/100 g dry weight (dw) in Beluga lentils, and γ-tocopherol levels, which reached 8.15 mg/100 g dw after fermentation with L. brevis. Also, in Beluga lentils, germination followed by fermentation with F. rossiae and S. boulardii reduced carbohydrates to 57.7 g/100 g dw. Germination alone enhanced sucrose concentrations to 4.09 g/100 g dw and 4.44 g/100 g dw both Beluga and Du Puy lentils, respectively, while fermentation reduced its levels and promoted glucose production, reaching up to 1.02 g/100 g dw. Reduction in antinutritional factors was notable, with decreased phytic acid and condensed tannins concentration. Techno-functional properties such as water and oil holding capacity, and emulsifying capacity also improved significantly across treatments, enhancing the versatility of lentil flours in diverse food applications. These results highlight the potential of tailored processing techniques to enhance the physicochemical profile of lentils, providing a foundation for their use in developing nutrient-dense, plant-based food products. Such innovations offer sustainable alternatives to traditional food sources, aligning with the growing demand for high-yield, environmentally friendly options.

[ES] Este estudio explora los efectos de la germinación y cocción como pretratamientos , seguidos de la fermentación utilizando diferentes cultivos iniciadores sobre las propiedades fisicoquímicas, nutricionales y tecnofuncionales de las harinas de lentejas Beluga y Du Puy, centrándose en reducir los factores antinutricionales y mejorar la biodisponibilidad de los nutrientes. La fermentación se realizó utilizando bacterias de ácido láctico ( Furfurilactobacillus rossiaey Lactobacillus brevis ) y unalevadura probiótica ( Saccharomyces boulardii ) como cultivos iniciadores , individualmente y en combinación. Los resultados mostraron mejoras significativas en el contenido de proteína, que aumentó hasta 38,4 g/100 g de peso seco (ps) en lentejas Beluga, y los niveles de γ-tocoferol, que alcanzaron 8,15 mg/100 g ps después de la fermentación conL. brevis. Además, en las lentejas Beluga, la germinación seguida de fermentación conF. rossiaeyS. boulardii redujo los carbohidratos a 57,7 g/100 g ps. La germinación sola mejoró las concentraciones de sacarosa a 4,09 g/100 g ps y 4,44 g/100 g ps tanto en las lentejas Beluga como en las Du Puy, respectivamente, mientras que la fermentación redujo sus niveles y promovió la producción de glucosa , alcanzando hasta 1,02 g/100 g ps. La reducción de los factores antinutricionales fue notable, con una disminución de la concentración de ácido fítico y taninos condensados . Las propiedades tecnofuncionales como la capacidad de retención de agua y aceite, y la capacidad emulsionante también mejoraron significativamente en todos los tratamientos, mejorando la versatilidad de las harinas de lentejas en diversas aplicaciones alimentarias. Estos resultados resaltan el potencial de las técnicas de procesamiento a medida para mejorar el perfil fisicoquímico de las lentejas, proporcionando una base para su uso en el desarrollo de productos alimenticios de origen vegetal ricos en nutrientes. Estas innovaciones ofrecen alternativas sostenibles a las fuentes de alimentos tradicionales, en línea con la creciente demanda de opciones de alto rendimiento y respetuosas con el medio ambiente.