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Incorporation des protéines de canola dans du pain sans gluten : impact technologique et modélisation du
processus de cuisson
Mémoire
Kamela Salah
Maîtrise en génie agroalimentaire
Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
© Kamela Salah, 2016
Incorporation des protéines de canola dans du pain sans gluten : impact technologique et modélisation du
processus de cuisson
Mémoire
Kamela Salah
Sous la direction de :
Mohammed Aider, directeur de recherche
Mohamed Khelifi, codirecteur de recherche
iii
Résumé
L’objectif de cette maîtrise est de développer une matrice alimentaire sans gluten par
l’incorporation des protéines de canola (PC) dans une farine de riz blanc afin d’offrir aux
personnes intolérantes au gluten un produit de bonne qualité d’un point de vue
organoleptique (volume massique, structure alvéolaire et couleur) et de valeur
nutritionnelle. La matrice sélectionnée est du pain à base de farine de riz blanc. Cinq
formulations ont été testées dans la première partie de ce travail : témoin-1 (blé tendre),
témoin-2 (100% riz), pain de riz +3% PC, pain de riz + 6% PC, pain de riz + 9% PC. Les
produits obtenus ont été caractérisés à toutes les étapes de fabrication en utilisant
différentes techniques : poussée volumique, variation thermique au cours des étuvages et
de la cuisson, pH (acidité), perte d’eau, volume massique, analyse colorimétrique, dosage
des protéines et analyse du profil de la texture. Dans la deuxième partie, deux variables
indépendantes ont été additionnées; soit shortening (1, 2, 3%) et gomme de xanthane
(0.5, 1, 1.5%), dans le but d’améliorer le volume massique de la meilleure formulation
obtenue dans l’étape précédente. Ensuite, des essais de correction ont été attribués aux
produits obtenus par l’introduction du bicarbonate de sodium (0.5, 1, 1.5%) et d’huile de
canola à la place du shortening (1, 2, 3%). Les tests de panification ont donné différents
volumes massiques et structures alvéolaires qui étaient jugés de qualité inférieure à celle
du témoin-1 (2.518 mL/g), mais largement supérieure à celle du témoin-2 (1.417 mL/g).
Le meilleur volume massique obtenu est de 1.777 mL/g, correspondant à celui du pain
obtenu par la combinaison 6%PC+0.5%GH+B 1.5%+ H3%. Finalement, les résultats de
ce projet ont montré l’impact positif de l’incorporation des protéines de canola dans un
pain sans gluten à base de farine de riz blanc. Ce travail constitue une contribution à la
possibilité de substituer le gluten par d’autres protéines ayant de bonnes propriétés
techno-fonctionnelles, en particulier la capacité à donner du volume au produit final.
iv
Abstract
This study aimed at developing a gluten-free food matrix by incorporating canola
proteins in white rice flour bread formulation. This matrix offers to persons intolerant to
gluten a product with good quality such as including enhanced mass volume, honeycomb
structure, attractive color, and good nutritional value. In the first step, we tested five
formulations, namely control-1 (100% wheat flour), control-2 (100% rice flour), rice
flour + 3% PC, rice flour + 6% PC and rice flour + 9% PC. At each single manufacturing
step, the initial and final products have been characterized using different techniques
including volume expansion, temperature profile during fermentation and cooking, pH
(acidity), water loss, mass volume, colorimetric analysis, total protein content, and
texture profile analysis. At the second step, two independent variables were added:
shortening (1, 2, 3%) and xanthan gum (0.5, 1, 1.5%) in order to improve the mass
volume of the loaf obtained by the best formulation among the five tested in the first step.
Thereafter, correction attempts have been made to the obtained products by adding
sodium bicarbonate (0.5, 1 and 1.5%) and canola oil instead of shortening (1, 2, 3%).
Bread making tests showed different mass volumes and honeycomb structures of lower
quality compared to those of control-1 bread (2.518 mL/g), but significantly higher than
those of control-2 (1.417 mL / g). The highest mass volume of 1.777 mL/g was obtained
with the following bread formulation: 6% 0.5% PC + GH + B + 1.5% H3%. In
summary, this project demonstrated the positive impact of canola proteins incorporation
into white rice flour-based gluten-free bread. These results contribute to the progress of
current research focusing on substituting gluten by other proteins having good techno-
functional properties.
v
Table des matières
RÉSUMÉ .................................................................................................................................................. III
ABSTRACT ............................................................................................................................................... IV
TABLE DES MATIÈRES ............................................................................................................................... V
LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................................. VIII
LISTE DES FIGURES .................................................................................................................................. IX
LISTE DES ANNEXES .................................................................................................................................. X
DÉDICACE ................................................................................................................................................ XI
REMERCIEMENTS ................................................................................................................................... XII
INTRODUCTION ........................................................................................................................................ 1
CHAPITRE 1: REVUE DE LITTÉRATURE ....................................................................................................... 3
1.1 RIZ .................................................................................................................................3
1.1.1 GÉNÉRALITÉS .......................................................................................................................... 3
1.1.2 CLASSIFICATION DU RIZ ............................................................................................................. 3
1.1.3 TRAITEMENT DU RIZ ................................................................................................................. 4
1.1.4 ÉTUVAGE DU RIZ ...................................................................................................................... 4
1.1.5 FARINE DE RIZ USINÉ ................................................................................................................. 5
1.1.6 COMPOSITION BIOCHIMIQUE DU RIZ ............................................................................................ 5
1.2 BLÉ ................................................................................................................................7
1.2.1 GÉNÉRALITÉS .......................................................................................................................... 7
1.2.2 TRANSFORMATION DU BLÉ EN GRAIN ........................................................................................... 7
1.2.3 TRANSFORMATION DES BLÉS EN FARINES ...................................................................................... 7
1.2.4 FARINE DE BLÉ TENDRE .............................................................................................................. 8
1.3 PROCESSUS DE PANIFICATION ............................................................................................. 17
1.3.1 PÉTRISSAGE ........................................................................................................................... 18
1.3.2 FERMENTATION ..................................................................................................................... 19
1.3.3 CUISSON............................................................................................................................... 21
1.4 PANIFICATION SANS GLUTEN ............................................................................................... 29
1.4.1 PROPRIÉTÉS DE LA FARINE DE RIZ DANS LA PANIFICATION .............................................................. 29
vi
1.4.2 TRAVAUX RÉALISÉS SUR LA PANIFICATION SANS GLUTEN ................................................................ 30
1.5 PROTÉINES DE CANOLA ...................................................................................................... 31
1.5.1 GÉNÉRALITÉS SUR LE CANOLA ................................................................................................... 31
1.5.2 PRODUITS DU CANOLA ............................................................................................................ 32
1.5.3 TOURTEAU DE CANOLA ........................................................................................................... 32
1.5.4 PROTÉINES DU TOURTEAU DE CANOLA ....................................................................................... 32
1.5.5 EXTRACTION ET PURIFICATION DES PROTÉINES ............................................................................ 33
1.5.6 PROPRIÉTÉS FONCTIONNELLES DES PROTÉINES DE CANOLA ............................................................ 34
CHAPITRE 2: HYPOTHÉSE ET OBJECTIFS .................................................................................................. 36
2.1. HYPOTHÈSE DE RECHERCHE ............................................................................................... 36
2.2. OBJECTIF PRINCIPAL ........................................................................................................ 36
2.2.1. OBJECTIFS SPÉCIFIQUES .......................................................................................................... 36
CHAPITRE 3: MATÉRIEL ET MÉTHODES ................................................................................................... 37
3.1. VOLET 1 - MÉTHODOLOGIE ET CARACTÉRISATION DE LA PÂTE ..................................................... 37
3.1.1. MATIÈRES PREMIÈRES ............................................................................................................. 37
3.1.2. PANIFICATION ....................................................................................................................... 38
3.1.3. DIAGRAMME DE FABRICATION .................................................................................................. 39
3.1.4. FABRICATION DES ECHANTILLONS DE L’ETUDE ................................................................. 40
3.1.5. MESURE DU PH ..................................................................................................................... 41
3.1.6. MESURE DE LA VARIATION THERMIQUE ...................................................................................... 41
3.2. VOLET 2: MÉTHODOLOGIE ET CARACTÉRISATION DU PAIN OBTENU .............................................. 42
3.2.1. MESURE DU VOLUME MASSIQUE .............................................................................................. 42
3.2.2. MESURE DES PARAMÈTRES TRICHROMATIQUES ........................................................................... 42
3.2.3. ANALYSE DE TEXTURE ............................................................................................................. 43
3.2.4. DOSAGE DE LA TENEUR EN PROTÉINES (AZOTE TOTAL) .................................................................. 44
3.2.5. ANALYSES STATISTIQUES ......................................................................................................... 45
3.3. VOLET 3: AMÉLIORATION DE LA MEILLEURE FORMULE OBTENUE DANS LA PREMIÈRE ÉTAPE ................ 45
3.3.1. ÉTAPE 1 : AJOUT DE GRAS ET DE GOMME XANTHANE ................................................................... 45
3.3.2 ÉTAPE 2 : AJOUT DU BICARBONATE DE SODIUM ET D’HUILE DE CANOLA ........................................... 48
CHPITRE 4: RÉSULTATS ET DISCUSSION .................................................................................................. 49
4.1: VOLET 1- CARACTÉRISATION DE LA PÂTE .................................................................................. 49
4.1.1. POUSSÉE VOLUMIQUE ............................................................................................................ 49
4.1.2. VARIATION THERMIQUE AU COURS DES ÉTUVAGES ...................................................................... 50
4.1.3. MESURE DU PH .................................................................................................................... 52
4.1.4. VARIATION THERMIQUE AU COURS DE LA CUISSON ET REFROIDISSEMENT ........................................ 53
vii
4.2. VOLET 2- CARACTÉRISATION DES PAINS OBTENUS ................................................................... 55
4.2.1. PERTE D’EAU AU COURS DE LA CUISSON .................................................................................... 55
4.2.2. VOLUME MASSIQUE .............................................................................................................. 56
4.2.3. COULEUR ............................................................................................................................. 59
4.2.4. MESURE COLORIMÉTRIQUE DE LA CROÛTE ET DE LA MIE............................................................... 61
4.2.5. TENEUR EN PROTÉINES TOTALES DU PAIN .................................................................................. 63
4.2.6. ANALYSE DE LA TEXTURE......................................................................................................... 64
4.3. VOLET 3- MODÉLISATION MATHÉMATIQUE DE L’EFFET DES PROTÉINES DE CANOLA SUR LE PAIN À BASE DE
FARINE DE RIZ .......................................................................................................................... 67
4.4. VOLET 4- AMÉLIORATION DE LA MEILLEURE FORMULE OBTENUE DANS LA PREMIÈRE ÉTAPE ............... 73
4.4.1. ÉTAPE 1 : AJOUT DE GRAS ET DE GOMME XANTHANE .................................................................. 73
4.4.2. EFFET SUR LE VOLUME MASSIQUE ............................................................................................ 73
4.4.3. ÉTAPE 2 : AJOUT DU BICARBONATE DE SODIUM ET DE L’HUILE DE CANOLA ...................................... 75
4.4.4. EFFET SUR LE VOLUME MASSIQUE ............................................................................................ 75
CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES ............................................................................................ 78
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES........................................................................................................... 80
ANNEXES ................................................................................................................................................ 90
viii
Liste des tableaux
Tableau 1.1 : Classification du riz selon sa longueur et le rapport longueur/largeur ...................................... 4
Tableau 1.2 : Classification du riz selon sa forme (Juliano, 1994) ................................................................. 4
Tableau 1.3 : Principaux constituants biochimiques du riz blanchi et de la farine du riz en g pour 100 g de
matière sèche ................................................................................................................................................. 5
Tableau 1.4 : Différents types de farine de blé en fonction du taux de cendres et du taux moyen d’extraction
(Calvel, 1984).................................................................................................................................................. 9
Tableau 1.5 : Composition biochimique en (g) pour 100 g de la farine de blé tendre (Atwell, 2001). ............ 9
Tableau 1.6: Teneur en acides aminés dans le tourteau de canola (sur une base de 36% de protéines
brutes) (Newkirk, 2009). ................................................................................................................................ 33
Tableau 3.1: Composition des pains témoins et pains sans gluten .............................................................. 38
Tableau 4.1 : Valeurs expérimentales du pH des pâtes, les valeurs représentent la moyenne ± écart-type, n
= 6 ................................................................................................................................................................. 53
Tableau 4.2: Valeurs moyennes expérimentales des paramètres de couleur des pains obtenus et leurs
mies; les valeurs représentent la moyenne ± écart-type, n = 6 .................................................................... 62
Tableau 4.3: Valeurs moyennes expérimentales des paramètres de la texture des pains obtenus; les
valeurs représentent la moyenne ± écart-type, n = 6 ................................................................................... 65
Tableau 4.4 : Régression linéaire de la vitesse de la réaction en fonction de la température interne de la
meilleure formule (pain de riz + 6%PC) ........................................................................................................ 71
Tableau 4.5 : Interaction entre les deux variables indépendantes (Gras*G xanthane) ................................ 74
Tableau 4.6 : Interaction entre les variables indépendantes (Huile*Bicarbonate) ........................................ 76
ix
Liste des figures
Figure 1.1 : Classifications des protéines de la farine (Osborne, 1907; Shewry et al., 1986). FPM: Faible
Poids Moléculaire. HPM: Haut Poids Moléculaire. ........................................................................................ 11
Figure 1.2 : Structure de l’amylose et de l’amylopectine (Feillet, 2000). ...................................................... 12
Figure 1.3 : Composition moyenne en lipides d’une farine de blé (Berger, 1982). ....................................... 14
Figure 1.4 : Représentations schématiques de l’observation d’une pâte à pain aux échelles. (a)
macroscopique, (b) microscopique et (c) macromoléculaire (Bloksma, 1990a; Eliasson et Larsson, 1993). 19
Figure 1.5 : Représentation schématique de l’évolution de la taille et de la forme (de sphérique à
polyédrique) des cellules gazeuses dans une pâte en cours de fermentation (Bloksma, 1990a; Vliet et al.,
1992). ............................................................................................................................................................ 20
Figure 1.6: Phénomènes se développant dans une baguette au cours de la cuisson (Guinet et Godon,
1994). ............................................................................................................................................................ 21
Figure 1.7: Les transferts de chaleur (Guinet et Godon, 1994). ................................................................... 23
Figure 1.8: Profil de vitesse de l’air à l’intérieur du four à 10 minutes de la cuisson (Chhanwal et al., 2011).
...................................................................................................................................................................... 25
Figure 1.9: Participation de l’expansion thermique, de l’évaporation de l’eau et du CO2 à l’expansion totale
d’une pâte au four (Bloksma, 1986). ............................................................................................................. 26
Figure 1.10: Comportement général des amidons à la cuisson et au refroidissement (Boursier, 2005). ..... 28
x
Liste des annexes
Annexe 1: Matériel utilisé. ............................................................................................................................ 90
Annexe 2: Différentes illustrations de la panification durant toutes les étapes. ........................................... 92
Annexe 3: Comparaisons multiples effectuées dans la première étape de ce projet. .................................. 93
Annexe 4: Comparaisons multiples effectuées dans la deuxième étape de ce projet. ................................ 95
Annexe 5: Troisième étape du projet. .......................................................................................................... 96
Annexe 6: Régression linéaire de la vitesse de la réaction en fonction de la température interne de la
meilleure formule (pain de riz + 6%PC). ....................................................................................................... 96
xi
Dédicace
Avec l’aide de Dieu le Tout Puissant, j’ai pu achever ce travail que je dédie, avec tous
mes sentiments de tendresse, à mes chers parents et mon mari qui m’ont appris la
patience et la persévérance. Sans leur soutien et conseils, je n’aurais jamais pu
accomplir cette tâche.
À l’être qui m’est le plus cher au monde, ma mère, symbole d’amour et d’affection.
À mon très cher père qui m’a toujours encouragé.
À mon cher mari qui s’est tant sacrifié pour moi et mes enfants, qui m’a toujours
encouragé, conseillé et soutenu afin que je réussisse dans mes études. Que Dieu m’aide à
les récompenser.
À mes bouts de choux, mes petits trésors, Bouchra et Mohamed. Que Dieu les protège
pour moi.
À Mes très chers frères, Mohamed, Abbes, Riadh, et ma tante Oumelkhier.
À mes grands-parents qui, je l’espère continuent à prier pour moi, et à toute ma famille,
ma belle famille, et mes amis sans exception.
xii
Remerciements
Nous remercions notre Dieu, maître des terres et des cieux, pour sa grâce et de nous
avoir donné la volonté et la foi sincère pour assurer cette noble tâche.
Je voudrais remercier en premier mon directeur de recherche, M. Mohammed Aïder,
d’avoir bien accepté de m’encadrer et de m'accueillir dans son équipe de recherche. Je
remercie son soutien, sa patience et son sérieux. Je le remercie aussi d’avoir su me
guider dans l’immense océan du savoir; grâce à sa compétence et à ses connaissances
scientifiques. Merci également pour la confiance qu’il m’a accordée. Je lui exprime toute
ma gratitude pour ses précieux conseils et ses encouragements ainsi que sa grande
disponibilité tout au long de cette maîtrise.
Je tiens également à exprimer ma plus vive reconnaissance, ainsi que mes sincères
remerciements à M. Mohamed Khelifi pour son soutien moral et ses généreux conseils
qui m’ont beaucoup aidé durant ma maîtrise.
Je remercie également toute l’équipe du laboratoire, Mme Mélanie Martineau et Mme
Diane Gagnon, pour leurs conseils ainsi que leur aide très précieuse. Merci également à
M. Pascal Lavoie.
Je voudrais remercier Mme Laurence Desbois-Bédard pour son soutien ainsi que son
aide précieuse dans les analyses statistiques.
Je tiens à remercier sincèrement les membres du jury d'avoir accepté d’évaluer et de
corriger ce travail.
Je voudrais exprimer toute ma reconnaissance aux professeurs, personnels techniques et
administratifs ainsi que toute la famille scientifique de l’Université Laval.
Des remerciements affectueux vont à mes chers parents Lynda et Badreddine, Mon cher
époux Toufik.
Je profite de ce moment pour exprimer ma plus haute considération en vers les personnes
qui ont contribué, de près ou de loin, à la réalisation de ce travail de recherche.
1
Introduction
La Maladie cœliaque est une entéropathie auto-immune associée à l'alimentation.
Elle se caractérise par une intolérance au gluten, protéine présente dans le blé et dans
d’autres céréales comme le seigle, l’orge et l’avoine. Elle se produit chez des individus
génétiquement prédisposés (Schmitz, 2013). La fraction protéique toxique est un extrait
alcoolique des prolamines qui est la gliadine de blé, la sécaline de seigle, l’hordénine
d’orge et à faible degré l’avénine d’avoine (Kaplan, 2005). Les prolamines sont
responsables d’une atrophie totale ou subtotale des villosités intestinales conduisant à une
malabsorption de nombreux éléments nutritifs qui se traduit par un retard de croissance
chez les enfants et un risque d’ostéoporose chez les adultes (Schmitz, 2013).
Actuellement, la maladie cœliaque est considérée comme l’une des affections gastro-
intestinales les plus fréquentes au monde. Les études épidémiologiques ont montré
qu’une personne sur 100 souffre de l’intolérance au gluten (Cranney et al., 2007). Un tel
taux établit la maladie cœliaque comme l’une des intolérances alimentaires les plus
communes (Lerner, 2010).
Le gluten est un constituant essentiel des farines de céréales panifiables comme le
blé, l’avoine, l’orge et le seigle (Barraqué, 2005). Il joue un rôle important dans la qualité
des produits céréaliers pour ses propriétés rhéologiques et sensorielles. Le gluten se
trouve dans un grand nombre de produits et préparations alimentaires (aliments de base
comme le pain, les pâtes et autres produits à base de céréales) mais aussi dans les plats
cuisinés et les sauces (Matuchansky et al., 2004). Le régime sans gluten (RSG) demeure
le seul traitement de la maladie cœliaque qui constitue une exclusion complète et
définitive du gluten de l’alimentation et sa substitution par d’autres céréales,
essentiellement le riz et le maïs (Sciarini et al., 2010).
Le riz est l’aliment le plus consommé au monde. Il est l’une des céréales les plus
appropriées pour la préparation des produits sans gluten grâce à ses propriétés
hypoallergéniques, sa forte digestibilité et son pouvoir énergétique élevé (Gujral et al.,
2003a). Cependant, les protéines du riz ont des propriétés fonctionnelles relativement
faibles en panification. Elles sont incapables de former un réseau viscoélastique
nécessaire pour retenir le CO2 produit au cours de la fermentation, ce qui mène à un
produit avec un faible volume spécifique et une mie compacte ne ressemblant pas à la
2
structure fine et ouverte du pain de blé (HE et Hoseney, 1991). De plus, la teneur en
protéines dans la farine de riz blanc est relativement basse pour être considérée comme
une source importante de ce nutriment essentiel.
Malgré le fait que plusieurs produits sans gluten sont aujourd'hui disponibles sur le
marché, les produits de boulangerie sans gluten sont généralement de mauvaise qualité en
raison de l'absence du réseau de gluten (Arendt et al., 2002). Le développement
d’aliments sans gluten constitue donc un défi pour l’industrie alimentaire. Il est
nécessaire d’ajouter aux formulations de ces produits des ingrédients capables de mimer
les propriétés fonctionnelles du gluten, notamment en ce qui a trait au volume massique
et à la structure alvéolaire du produit final (Garcia et al., 2005; Sciarini et al., 2010).
Le tourteau de canola est considéré comme une source importante de protéines. Il
contient environ 40% de protéines sur une base sèche (Naczk et al., 1998a) et sa teneur en
acides aminés est relativement bien équilibrée (Shahidi et Naczk, 1992). Aussi, le
tourteau de canola est riche en minéraux essentiels, en vitamines, en glucides et en fibres.
Les protéines du canola ont été largement étudiées dans le but de les utiliser en industrie
alimentaire afin de remplacer des ingrédients classiques tels que le lactosérum du lait et le
jaune d’œuf (Aider et Barbana, 2011). De plus, il a été démontré que les protéines du
canola ont des propriétés fonctionnelles intéressantes et prometteuses, ce qui favorise leur
utilisation dans diverses matrices alimentaires (Khattab et Arntfield, 2009).
Dans la littérature, il n'existe aucune étude sur les formulations de pain sans gluten
en utilisant un mélange de farine de riz blanc et de protéines de canola. L’intérêt de cette
étude est principalement orienté à développer une nouvelle approche technologique
efficace et adaptée à une farine sans gluten afin de fabriquer un pain possédant de bonnes
propriétés gustatives et texturales ainsi que de bonnes qualités nutritionnelles; notamment
une bonne teneur en protéines.
3
CHAPITRE 1: REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Riz
1.1.1 Généralités
Le riz est la culture céréalière la plus importante au monde et constitue la denrée
alimentaire de base de plus de la moitié de la population mondiale. Le riz est une graminée
annuelle semi-aquatique originaire de la Chine et de l’Inde, de la variété Oryza, mais la
presque totalité du riz cultivé est de la variété Oryza sativa (Godon et Willm, 1998; Juliano,
1994). Le grain de riz diffère peu des grains des autres céréales par sa structure anatomique
et notablement par sa composition chimique. Il est plus pauvre en matière azotée et
beaucoup plus riche en amidon (Boutroux, 1897). Selon la FAO, la production mondiale de
2014/2015 a dépassé celle de 2012/2013 grâce à des récoltes meilleures que prévu, ce qui a
engendré des réserves de riz qui ont augmenté de 7%; soit de 10 millions de tonnes pour
atteindre un nouveau record de près de 170 millions de tonnes (FAO, 2012). Ces chiffres
sont en constantes croissances, car le riz constitue un aliment de base de plusieurs
populations, en plus d’être un ingrédient essentiel de l’industrie agroalimentaire.
1.1.2 Classification du riz
Le comité de la commission du Codex Alimentarius a proposé une classification du
riz sur la base du rapport entre la longueur et largeur du grain. L’institut International de
recherche sur le Riz (IRRI) a proposé deux classifications du riz : une en fonction de la
taille du grain et une deuxième en fonction de sa forme (Juliano, 1994) (Tableaux 1.1 et
1.2).
4
Tableau 1.1 : Classification du riz selon sa longueur et le rapport longueur/largeur
Longueur du grain (mm)
(Juliano, 1994)
Rapport longueur/largeur
(FAO et OMS, 2007)
Extra long > 7.5 -
Long ] 6.61-7.50] ≥ 3.1
Moyen ] 5.51-6.61] [2.1-3]
Court 5.50 ≤ 2
Tableau 1.2 : Classification du riz selon sa forme (Juliano, 1994)
Rapport longueur/largeur
Mince >3.0
Moyen ] 2.1-3.0 ]
Large ] 1.1-2.0]
Rond < 1.0
1.1.3 Traitement du riz
Selon les traitements effectués sur les enveloppes des grains de riz, on
distingue différents types de riz (Juliano, 1994):
Le riz paddy: c’est un riz qui n’a subi aucune opération technologique après sa récolte.
Le riz cargo : c’est un riz paddy débarrassé de ses balles plus au moins adhérentes.
Le riz blanchi : c’est le riz cargo qui est transformé en riz blanchi après l’enlèvement de la
pellicule jaune brun qui adhère fortement au grain. Il est aussi appelé riz usiné.
1.1.4 Étuvage du riz
Afin d’améliorer les qualités nutritionnelles et d’usinage ainsi que son aptitude à la
cuisson et à la conservation, le riz peut subir un étuvage. L'étuvage du riz consiste en un
traitement hydrothermique du riz paddy par un trempage préliminaire dans de l'eau, puis un
passage à la vapeur et en fin un séchage. Ce procédé provoque simultanément la
gélatinisation de l'amidon, la désintégration des fractions protéiques de l'albumen et une
5
migration des matières minérales, des vitamines et des protéines vers l'intérieur du grain
(Feillet, 2000). Les deux principales variables du processus sont l'eau et la chaleur.
Utilisées seules ou combinées, ces deux variables permettent de réaliser les trois phases qui
constituent l'étuvage: le trempage, le traitement à la vapeur et le séchage (Godon et Willm,
1998).
1.1.5 Farine de riz usiné
Les grains brisés peuvent être moulus pour donner de la semoule ou des flocons ainsi
que diverses qualités de farines de riz. Cette farine est une poudre d’un blanc éclatant et
elle est impropre à la panification. Elle ne contient pas les protéines nécessaires à la
formation du réseau tridimensionnel comme celui formé par le gluten. On peut cependant
en mélanger à la farine de blé (20%) pour faire la pâte à pain. La farine de riz est utilisée
couramment en pâtisserie ainsi qu'en cuisine familiale traditionnelle (Organisation des
Nations Unies pour l'alimentation et, 1990).
1.1.6 Composition biochimique du riz
Le riz est l’un des principaux aliments au monde. Il est relativement pauvre en
sodium, protéines, matière grasse et fibres, mais constitue une bonne source d’hydrates de
carbone digestible (Sivaramakrishnan et al., 2004) (Tableau 1.3).
Tableau 1.3 : Principaux constituants biochimiques du riz blanchi et de la farine du
riz en g pour 100 g de matière sèche
Nutriments Riz blanchi
(Juliano, 1994)
Farine du riz blanchi
(Arendt et Dal Bello, 2008)
Hydrate de carbone 77-89 80.1
Protéines 6.3-7.1 5.9
Lipides 0.3-0.5 2.4
Fibre 0.9-2.8 1.4
Minéraux 0.3-0.8 0.6
1.1.6.1 Amidon
L’amidon est la principale composante du riz, représentant environ 90% de l’extrait
sec. Il est plus facile à digérer par les intestins fragiles que l’amidon du blé, de pomme de
6
terre ou du maïs (Ho et Yip, 2001). Il est recommandé aux malades présentant une fragilité
intestinale (Godon et Willm, 1998). L’amidon détermine les propriétés physiques et
fonctionnelles des grains de riz et ces propriétés dépendent considérablement du rapport
amylose/amylopectine (Arendt et Dal Bello, 2008).
1.1.6.2 Protéines
Les protéines de l’endosperme (riz usiné) sont composées de plusieurs fractions :
15% d’albumine (soluble dans l’eau) et de globuline (soluble dans les sels), 5 à 8% de
prolamine (soluble dans l’alcool) et le reste est représenté par la fraction glutéline (soluble
dans les alcalis) (Juliano, 1985). En ayant recours à l’extraction séquentielle des protéines
(Huebner et al., 1990) ont obtenu la répartition moyenne suivante sur 33 échantillons : 9%
de prolamines, 7% d’albumine plus globuline et 84% de glutéline. De toutes les céréales,
c’est le riz qui a la plus faible teneur en protéines. Néanmoins, la teneur en lysine des
protéines du riz varie de 3.5 à 4%, soit l’une des plus élevées parmi les protéines céréalières
(International Rice Genetics et International Rice Research, 1991). On voit donc très bien
que la farine de riz est pauvre en protéines, d’où la nécessité de l’enrichir pour l’utiliser
dans la fabrication d’aliments équilibrés qui sont destinés aux personnes qui présentent une
intolérance au gluten.
1.1.6.3 Lipides
Le riz contient 1.5 à 1.7% de lipides, principalement sous forme de lipides non
amylacés (Juliano et Goddard, 1986; Tanaka et al., 1978). Les corps protéiques, en
particulier le noyau, sont riches en lipides (Choudhury et Juliano, 1980; Tanaka et al.,
1978). Les principaux acides gras sont les acides linoléiques, oléiques et palmitiques
(Hemavathy et Prabhakar, 1987; Taira et al., 1988).
1.1.6.4 Vitamines et minéraux
Le riz est une bonne source de vitamines du groupe B (thiamine, riboflavine et
niacine) mais contient peu ou pas de vitamines A, C et D. La plus grande partie des
vitamines se trouve dans la couche à aleurone et dans le germe, d’où une perte vitaminique
importante du fait de l’usinage. En outre, le riz contient des quantités assez importantes de
magnésium, de potassium et de silicium. Il est particulièrement pauvre en sodium qui en
fait un aliment conseillé pour des régimes désodés (Godon et Willm, 1998).
7
1.1.6.5 Polyosides non amylacés
Les polyosides non amylacés se composent de polyosides hydrosolubles et de fibres
alimentaires insolubles (Juliano, 1985). Ils peuvent s’associer à l’amidon et il se peut qu’ils
aient un effet hypocholestérolémique (Normand et al., 1981). L’albumen a une plus faible
teneur en fibres alimentaires que les autres constituants du riz.
1.1.6.6 Composés volatils
Les composés volatils caractéristiques du riz cuit sont l’ammoniac, l’hydrogène
sulfuré et l’acétaldéhyde (Obata et Tanaka, 1965). Les composés volatils caractéristiques
du rancissement des matières grasses sont les aldéhydes, notamment l’hexanol et les
cétones.
1.2 Blé
1.2.1 Généralités
En botanique, les céréales appartiennent à la famille des graminées (blé, orge, avoine,
seigle, riz, maïs, sorgho, etc.). Elles sont du genre Triticum. Le blé, avec le maïs et l’orge,
est une des céréales les plus employées pour diverses applications agroalimentaires. Les
deux espèces les plus cultivées sont le blé tendre (Triticum aestivum), utilisé pour la
panification, et le blé dur (Triticum durum), utilisé pour les semoules et pâtes alimentaires
(Boudreau et Ménard, 1992).
1.2.2 Transformation du blé en grain
Les constituants du blé se répartissent d'une manière inégale au sein des fractions
histologiques du grain. L'amidon se trouve en totalité dans l'albumen amylacé. Les teneurs
en protéines du germe et de la couche à aleurone sont particulièrement élevées. Les
matières minérales abondent dans la couche à aleurone. Les pentosanes sont les
constituants dominants de cette dernière et du péricarpe. La cellulose présente près de la
moitié du celui-ci alors que les lipides dépassent les 10% dans le germe et dans la couche à
aleurone (Godon et Willm, 1998).
1.2.3 Transformation des blés en farines
A l'issue de la mouture, quatre produits principaux sont obtenus :
8
La farine dont la taille des particules est comprise entre 30 et 200 μm (on parle de
semoule quand les particules sont plus grosses). Elle est constituée de l'albumen qui
est légèrement contaminé par les parties périphériques du grain, d'autant plus que
l'extraction des farines est plus poussée.
Les remoulages, fines particules constituées des enveloppes du grain et comprenant
une importante proportion d'amidon originaire de l'albumen.
Les fins sons.
Les gros sons (Godon et Association pour la promotion, 1991).
1.2.4 Farine de blé tendre
La farine de blé est l’ingrédient de base des produits de panification. Outre
l’abondance de cette céréale, son utilisation très répondue est liée à la capacité de la pâte à
retenir le gaz permettant ainsi son expansion lors de la cuisson (Gan et al., 1995a).
1.2.4.1 Caractéristiques de la farine de blé
La farine est caractérisée par ses taux d’extraction, de blutage et de cendre.
a) Taux d’extraction : c’est le rapport du poids de la farine extraite de 100 kg de blé
mis en œuvre. Il représente donc la quantité de farine retirée de 100 kg de blé. La farine de
faible taux d’extraction présente de meilleures caractéristiques organoleptiques (aspect plus
blanc) et fonctionnelles (pâte boulangère) (Cheftel et Cheftel, 1992).
b) Taux de blutage : il représente la quantité de son et remoulages recueillis au cours
de la mouture de 100 kg de blé (Masy Lattard et Resibois, 1989).
c) T de cendres : il exprime la pureté des farines et correspond à la quantité de
minéraux, principalement contenus dans le son, qui sont encore mélangés à la farine (Masy
Lattard et Resibois, 1989). Il définit le type d’une farine (Tableau 1.4). Actuellement, le
type le plus couramment utilisé en panification est le type 55 (taux de cendres compris
entre 0.5 et 0.6% par rapport à la matière sèche) (Calvel, 1984).
9
Tableau 1.4 : Différents types de farine de blé en fonction du taux de cendres et du
taux moyen d’extraction (Calvel, 1984)
Types Taux de cendres (%massique) Taux moyen d’extraction Utilisation
45 < 0.50 67 Pâtisserie
55 0.50 à 0.60 75 Pain ordinaire
65 0.62 à 0.75 78 Pain spéciaux
80 0.75 à 0.90 80-85 Pain spéciaux
110 1.00 à 1.20 85-90 Pain bis
150 >1.40 90-98 Pain complet
1.2.4.2 Composition de la farine de blé
La farine de blé est un composé complexe (Tableau 1.5) comportant différents
constituants (protéines, lipides, sucres, minéraux et autres) qui jouent un rôle direct ou
indirect dans la structuration et l’aération de la pâte. Ces éléments sont également
importants dans la structure finale du produit après la cuisson.
Tableau 1.5 : Composition biochimique en (g) pour 100 g de la farine de blé tendre
(Atwell, 2001).
Constituants % matière sèche de la farine
Eau 14
Protéines 7-15
Amidon 63-72
Polysaccharides non amylacés 4.5-5
Lipides 1-2
1.2.4.2.1 Eau
La teneur en eau des farines est une condition importante de leur bonne conservation.
Elle ne doit pas être supérieure à 16%. Il est nécessaire d’abaisser la teneur en eau des
farines par étuvage jusqu’à 14, 12, voire-même 7% selon le cas (Colas, 1998; Dubois,
1994). Une pâte panifiable contient typiquement 0.6 à 0.8 g d’eau par g de farine sèche.
10
1.2.4.2.2 Protéines
La teneur en protéines est une des plus importantes mesures de la qualité panifiable
du grain de blé. Il est reconnu que plus un grain de blé est riche en protéines, plus sa farine
produira un pain volumineux (Pomeranz, 1968). Certains chercheurs ont démontré que des
grains de blé ayant une plus faible teneur en protéines procuraient un pain aussi volumineux
que des grains à plus haute teneur en protéines (Kihlberg et al., 2004; Thomsen et al.,
2008). Les protéines forment 8 à 18% de la matière sèche du blé. Elles sont inégalement
réparties entre les différentes couches histologiques du grain. La teneur en protéines des
farines de blé varie de 7 à 15%. Elle est fonction de la teneur en protéines des blés mis en
mouture, de la répartition de celles-ci dans le grain et du taux d’extraction de la farine par
rapport au grain (Granvoinnet et Pratx, 1994). Deux types de protéines sont bien
distingués : les protéines de structure (albumines et globulines) et les protéines de réserve
(gliadines et glutamines réunies sous l’appellation prolamines). Toutes ces protéines ont un
effet significatif sur les propriétés techno-fonctionnelles de la pâte et du produit final.
1.2.4.2.2.1 Solubilité et classification
Traditionnellement, les protéines sont classées par leurs caractéristiques de solubilité.
En 1907, Osborne a proposé une classification des protéines du blé en quatre types :
albumines, globulines, prolamines et gluténines (Figure 1.1).
a) Albumines (solubles dans l’eau) : de forme globulaire, les albumines du blé
représentent environ 9 à 13 % des protéines totales. Elles sont concentrées surtout dans la
périphérie du grain et dans le germe.
b) Globulines (solubles dans les solutions salines diluées) : de forme globulaire dans le
blé, elles représentent 6 à 8% des protéines totales et se concentrent comme les albumines
dans les parties périphériques du grain.
c) Prolamines ou gliadines (solubles dans les solutions alcooliques) : dans le blé, elles
représentent 30 à 40% des protéines totales et se concentrent surtout dans l’amande ou
albumen du grain. Elles apportent au gluten ses caractéristiques visqueuses (fluidité,
extensibilité). Ce sont des protéines monomériques (ce qui les différencie des gluténines, de
type polymérique) associées par des liaisons hydrogène et des interactions hydrophobes.
Les différences de migration électrophorétique permettent de répartir les gliadines du blé en
quatre familles appelées α, β, γ, ω (Godon et Association pour la promotion, 1991).
11
d) Glutélines ou gluténines (solubles dans les solutions d’acides ou d’alcalis) : elles
représentent 40 à 50% des protéines totales et assurent au gluten ses caractéristiques
élastiques, sa cohésion et sa résistance aux déformations (Darde, 2001; Roussel et al.,
2005). Les gluténines sont la fraction des protéines du blé insolubles dans l’eau. Elles
constituent une famille hétérogène de polymères résultant de la polymérisation de sous-
unités gluténines de hauts (SG-HPM) et de faibles (SG-FPM) poids moléculaires et forment
des agrégats très complexes. L’aptitude des sous-unités gluténines à s’associer par des
liaisons hydrogène, des interactions hydrophobes et des ponts disulfures (S-S) est l’un des
principaux facteurs qui assure le caractère panifiable du blé (Darde, 2001).
Figure 1.1 : Classifications des protéines de la farine (Osborne, 1907; Shewry et al., 1986).
FPM: Faible Poids Moléculaire. HPM: Haut Poids Moléculaire.
12
1.2.4.2.3 Amidon
Les grains d’amidon de blé sont constitués à 98% de la fraction glucidique (amidon),
les 2% restants comportent un certain nombre de constituants mineurs (protéines, lipides,
minéraux). La fraction glucidique est constituée de deux types de chaînes polyosidiques
formées d’unités α-D-glucose (Banks et Greenwood, 1975) :
a) L’amylose (26% de la fraction glucidique) est un homopolymère essentiellement
linéaire de 500 à 6 000 unités d’α- D-glucose qui sont liées par des liaisons α (1→ 4).
b) L’amylopectine est le principal constituant glucidique de l’amidon de blé normal
avec une fraction de 74%. Il s’agit d’une molécule ramifiée pour laquelle des liaisons α
(1→ 4) relient les unités D-glucose formant la chaîne principale et des liaisons α (1→ 6)
assurent les liaisons avec les ramifications (Bornet et al., 1990) (Figure 1.2).
L’amylopectine est un des polyosides les plus volumineux avec une masse moléculaire
moyenne de 105 kDa (Feillet, 2000).
Figure 1.2 : Structure de l’amylose et de l’amylopectine (Feillet, 2000).
1.2.4.2.4 Pentosanes
Les pentosanes sont des polysaccharides non amylacés constitutifs des parois
végétales; principaux constituants des parois cellulaires de l’albumen (70 à 80%). Selon
leurs solubilités dans l’eau, les pentosanes sont partagés en deux catégories: les pentosanes
solubles et les pentosanes insolubles. Ils sont constitués de polysaccharides non amylacés,
formés d’unités d’anhydropentoses, dont 70% sont des arabinoxylanes (1/3 insolubles et
13
2/3 solubles) et les 30% restants par des arabinogalactanes (solubles) (Rouau et al., 1994).
Rouau et al. (1994) ont montré que les pentosanes insolubles ont une forte capacité
d’absorption de l’eau (10 fois leur poids) et que les pentosanes solubles peuvent former des
solutions de haute viscosité. Les pentosanes sont les molécules les plus hydrophiles de la
pâte. Ils forment des solutions très visqueuses avec l’eau du fait de la présence des
arabinoxylanes. L’acide férulique intervient dans les mécanismes d’oxydation et crée des
liaisons entre les polysaccharides et les protéines. Ces entités de haut poids moléculaire
participent à la consistance et à la viscosité de la pâte, améliorent la rétention gazeuse et
apporte une grande contribution à la formation du volume massique du pain (Granvoinnet
et Pratx, 1994).
1.2.4.2.5 Lipides
Les lipides représentent environ 2% de la matière sèche de la farine de blé.
Conventionnellement, ils sont classés selon leur extractibilité dans différents solvants
(Chung et al., 1978; MacRitchie et Gras, 1973) (Figure 1.3). On distingue les fractions
suivantes :
a) Lipides libres (70%) : c’est la fraction lipidique qui peut être extraite directement
par les solvants apolaires (éther de pétrole, hexane). Elle correspond aux lipides n’ayant
que des interactions de faible énergie avec les autres constituants de la farine : liaisons
hydrogène et/ou ionique. Cette fraction est constituée majoritairement de lipides apolaires
qui sont les lipides de réserve du grain de blé. Ils sont constitués de triacylglycérol, de
faibles quantités de diacylglycérol et de monoacylglycérol et d’acides gras libres issus des
réactions de biosynthèse du triacylglycérol ou des réactions de dégradation par des lipases.
b) Lipides liés (30%) : nommés par opposition aux lipides libres et correspondants à la
fraction non extractible par les solvants apolaires ou encore extractibles avec les solvants
polaires tels que l’alcool. Cette fraction interagit avec les autres constituants de la farine par
des liaisons hydrophobes. Elle est majoritairement constituée de lipides polaires qui sont les
lipides de structure du grain de blé comprenant essentiellement des glycolipides et des
phospholipides.
14
Figure 1.3 : Composition moyenne en lipides d’une farine de blé (Berger, 1982).
1.2.4.3 Rôle des constituants de la farine de blé en panification
1.2.4.3.1 Rôle de l’eau
La teneur en eau est importante en boulangerie puisqu’elle intervient dans le taux
d’hydratation des pâtes et donc dans leurs caractéristiques rhéologiques (Kiger et Kiger,
1967). Plus la teneur en eau de la farine est faible, plus il est possible de lui ajouter de l’eau
au pétrissage pour arriver à une consistance optimale de la pâte. La présence de l’eau est
essentielle puisqu’elle intervient dans les trois niveaux d’action du pétrissage (Granvoinnet
et Pratx, 1994).
a) L’eau assure la dissolution des composés solubles : elle est essentielle pour
l’homogénéité et la cohésion de la pâte. Elle intervient dans la plupart des réactions
physico-chimiques ayant lieu dans la pâte (Eliasson et Larsson, 1993). Le sel solubilisé
dans l’eau crée des liaisons de type ionique avec les protéines de la farine essentielles pour
le développement de la pâte (Roussel et al., 2005).
b) L’eau détermine en grande partie les propriétés rhéologiques de la
pâte (cohésion, consistance, viscoélasticité, etc.): l’énergie nécessaire à la déformation de
la pâte diminue d’une manière exponentielle avec l’augmentation de l’eau ajoutée (Webb et
al., 1970). Elle joue le rôle de plastifiant et sa faible masse moléculaire favorise la mobilité
des macromolécules (protéines, etc.) par l’augmentation du volume libre et la diminution de
la viscosité (Levine et Slade, 1990).
15
c) L’eau influence indirectement la rétention gazeuse : une pâte à 35% de teneur en
eau totale n’est plus capable de retenir les bulles gazeuses introduites en cours de pétrissage
(MacRitchie et Gras, 1973). Cette capacité de rétention gazeuse augmente ensuite
linéairement avec la teneur en eau de la pâte jusqu’à 44%, teneur en eau classique d’une
pâte à pain (Gan et al., 1995b).
1.2.4.3.2 Rôle des protéines
a) Globulines : elles ont un faible rôle dans le processus de panification. Elles sont
utilisées en partie par la levure comme nutriment. En combinaison avec les sucres, elles
participent à la réaction de Maillard qui donne une partie de sa coloration à la croûte du
pain durant la cuisson.
b) Gliadines et gluténines : Plusieurs auteurs considèrent que le rapport
gliadines/gluténines est un indicateur prédictif du comportement rhéologique et de
l’aptitude au développement de la pâte (Bloksma, 1990a). L’extensibilité de la pâte est
attribuée aux gliadines et son élasticité aux gluténines (Eliasson et Larsson, 1993). Une fois
la farine de blé hydratée et mélangée, les gliadines confèrent à la pâte son extensibilité, sa
viscosité et sa plasticité, alors que les gluténines s’assemblent entre elles par le biais de
liaisons disulfures pour former un réseau protéique responsable de l’élasticité de la pâte
(Feillet, 2000). Contrairement aux gluténines des autres céréales, les gluténines du blé sont
uniques parce qu’elles sont résistantes à l’allongement et à la rupture (Boudreau et Ménard,
1992; Bushuk et Wadhawan, 1989). Ces propriétés fonctionnelles du gluten lui permettent,
au cours de la panification, de former un réseau tridimensionnel imperméable, capable de
retenir le gaz carbonique et de s’étirer sous sa pression de la vapeur d’eau pour former la
structure et la texture alvéolaire du pain (Bellamy et Fould, 1988). La qualité de gluten et la
qualité de ses protéines font la valeur boulangère de la farine.
1.2.4.3.3 Rôle de l’amidon
L’amidon intervient de différentes façons au cours de la fabrication du pain. C’est
une source inépuisable de sucres fermentescibles assurant la multiplication et la croissance
des levures (Feillet, 2000). C’est aussi un agent de remplissage assurant une fonction de
dilution du gluten. C’est également un fixateur d’eau. Par son pouvoir fixateur d’eau,
variable selon le degré d’endommagement des granules et sa capacité à former des liaisons
16
non-covalentes (liaisons hydrogène) avec les protéines, l’amidon contribue de manière
active à la formation de la pâte. Les interactions qui se développent entre l’amidon et les
protéines du gluten peuvent modifier les propriétés des pâtes. En effet, les glutens de
qualité inférieure inter-réagiraient plus énergétiquement avec l’amidon et, de ce fait,
s’étireraient plus difficilement sous la poussée gazeuse. À l’inverse, les interactions plus
faibles qui se forment entre l’amidon et les protéines des farines de qualité supérieure
seraient un facteur favorable à un volume de pain élevé (Feillet, 2000). Eliasson et al.
(1995) ont montré que l’aptitude à la panification des amidons de blé serait d’autant
meilleure que leur température de gélatinisation est élevée. Ce phénomène a été expliqué en
supposant que la prise de volume du pain dans le four s’arrête au moment où l’amidon est
gélatinisé et que le pain se développe d’autant plus que la gélatinisation est tardive. Une
farine dont l’amidon est endommagé retient moins d'eau et donne une pâte collante,
difficile à manier. Les pains obtenus avec cette farine sont moins volumineux et ont une
apparence déformée (CCG, 2009).
1.2.4.3.4 Rôle des pentosanes
La quantité d’eau fixée par les pentosanes dépendrait des conditions de pétrissage;
soit 15 et 20% de l’eau présente dans la pâte et environ 18% dans les meilleures conditions
de pétrissage. Les pentosanes jouent un rôle important dans l’établissement des propriétés
rhéologiques des pâtes, d’une part en participant à la compétition vis-à-vis de l’eau avec les
protéines du gluten de l’amidon endommagé et, d’autre part, en modifiant la viscosité de la
phase aqueuse de la pâte lors de réaction de gélification oxydative (Izydorczyk et al., 1991).
De plus, la forte capacité d’absorption d’eau des pentosanes insolubles modifie le
développement du gluten en entrant en compétition avec ce dernier pour la fixation de l’eau
(Wang et al., 2003b). Les pentosanes insolubles retarderaient le rassissement de la mie du
pain. Les pentosanes solubles sont capables de fixer l’eau au sein de la pâte de manière
uniforme. Au cours du pétrissage, ils tiennent à disposition des protéines du gluten la
quantité d’eau nécessaire à la formation du réseau protéique, simultanément ils fixent l’eau
en excès et empêchent la pâte de coller. De plus, ils limitent la diffusion du gaz carbonique
et participeraient ainsi à un meilleur développement du pain (Feillet et al., 1994; Wang et
al., 2003a).
17
1.2.4.3.5 Rôle des lipides
Bien que leur teneur dans la farine ne dépasse pas 2 à 3%, les lipides jouent un rôle
important en panification, du moins ceux qui ne sont pas liés à l’amidon, au cours du
pétrissage. L’oxydation des acides gras poly-insaturés, catalysée par la lipoxygénase,
provoque un réarrangement des liaisons disulfures au sein du réseau protéique. Les
interactions entre les lipides et les protéines ont lieu à l’interface de l’eau et de l’air (Feillet,
2000). Le premier des phénomènes agit sur les propriétés rhéologiques de la pâte, les
qualités plastiques du gluten sont renforcées et la pâte montre une tolérance plus grande aux
différentes phases de la panification. En même temps, les pigments caroténoïdes de la
farine sont oxydés entraînant la décoloration de la pâte. Le second agit sur la formation et la
stabilité des alvéoles de gaz dans la pâte. Les lipides polaires (glycolipides et
phospholipides) stabilisent les alvéoles gazeuses de la pâte et améliorent le volume du pain,
alors que les lipides non polaires (triglycérides) exercent un effet négatif (Granvoinnet et
Pratx, 1994). Les lipides libres agissent principalement sur la viscosité des pâtes et sur leur
temps de relaxation. Ils affectent peu l’élasticité de la pâte. En leur qualité de très bons
agents moussants, les glycolipides et les phospholipides très polaires contribueraient à
l’accroissement du volume du pain. Les composés de polarité intermédiaire (acides gras
libres, monoglycérides, monogalactosyldiglycérides) auraient, à l’inverse, un pouvoir anti-
moussant (Feillet, 2000).
1.3 Processus de panification
Le pain est le produit résultant de la cuisson d’une pâte, préparée avec un mélange de
farine panifiable, d’eau potable et de sel, et ensemencée avec un agent de fermentation
(levure et/ou levain). Ce mélange peut éventuellement comprendre certains adjuvants et/ou
additifs autorisés. Ils sont principalement destinés à améliorer les propriétés rhéologiques
(ténacité, extensibilité, élasticité), structurales (microalvéolage) et fermentaires des pâtes
(Buré et al., 1979). Le processus de fabrication des produits de panification comprend trois
étapes essentielles : le pétrissage, la fermentation et la cuisson. La première étape assure
l’hydratation des ingrédients, le développement de la structure de la pâte ainsi que
l’introduction de la phase gazeuse (Bloksma, 1990a). La fermentation permet
18
l’augmentation de la fraction volumique gazeuse. Au cours de la cuisson, il y a passage de
la pâte de l’état liquide à l’état solide caoutchouteux (Davies, 1986) (Figure 1.4).
1.3.1 Pétrissage
En tant que première étape de la fabrication du pain, l’importance du pétrissage est
cruciale pour la qualité du produit final. En effet, pendant cette étape, un ensemble de
transformations biochimiques et physiques complexes a lieu (Levavasseur, 2007). L’étape
de pétrissage assure trois fonctions concomitantes et intimement liées qui sont essentielles
pour l’obtention d’une pâte bien aérée :
a) Homogénéisation : le pétrissage permet de répartir d’une manière homogène les
constituants (les uns par rapport aux autres), favorisant ainsi leur contact; notamment celui
de la farine avec l’eau et donc leur hydratation. Le diagramme de pétrissage conventionnel
en panification avec une vitesse lente de 40 tr/min sur une durée de 12 à 15 min permet
d’obtenir une masse macroscopiquement homogène à une échelle d’environ 1 mm
(Bloksma, 1990a; Bloksma, 1990b; Roussel et al., 2005).
b) Aération de la pâte : le mouvement des bras du pétrin entraîne, simultanément à
l’homogénéisation, l’incorporation d’air dans la pâte sous forme de nucléi sphériques de
petite taille (10 à 100 μm) (Junge et Hoseney, 1981).
c) Structuration du réseau protéique : au cours du pétrissage, l’oxydation des acides
aminés soufrés des protéines entraîne la création de ponts disulfures (liaisons covalentes)
intra et inter moléculaires qui associent les constituants de la pâte (Meredith, 1964).
Ces trois actions simultanées aboutissent en fin de pétrissage à un mélange cohésif
aux propriétés viscoélastiques (Bloksma, 1990b). Ce mélange macroscopiquement
homogène à l’œil nu, apparaît à une plus faible résolution comme une dispersion de bulles
gazeuses dans une matrice continue d’amidon et de protéines gonflées (Figure 1.4) où
chacun des constituants participe à la structuration de la pâte (Bloksma, 1990a).
19
Figure 1.4 : Représentations schématiques de l’observation d’une pâte à pain aux échelles.
(a) macroscopique, (b) microscopique et (c) macromoléculaire (Bloksma, 1990a; Eliasson
et Larsson, 1993).
1.3.2 Fermentation
La fermentation est une étape spécifique au processus de panification. Elle assure
deux fonctions principales. La première contribution est relative à la levée de la pâte sous
l’effet de la fermentation et de production de gaz carbonique et de synthèse d’acides
organiques et de molécules volatiles qui vont participer à l’élaboration du goût et de
l’arôme du pain. La seconde contribution est l’achèvement du développement du réseau
protéique qui s’est formé au cours du pétrissage (Feillet, 2000).
1.3.2.1 Mécanisme de la fermentation
Dès la phase de pétrissage, la fermentation débute sous l’action des levures. À partir
des glucides libres ou libérés par des amylases de la farine, les levures produisent du CO2,
20
de l’éthanol et différents acides organiques (Roussel et al., 2005). L’oxygène introduit au
cours du pétrissage permet à la levure boulangère d’établir un métabolisme de type
respiratoire (Éq. 1.1):
C6H12O6 (180g) + 6 O2 → 6 CO2↱+ 6 H2O + ΔE (668 kcal) (27°C) Éq. 1.1
Peu de temps après la fin du pétrissage, l’oxygène introduit est consommé par la levure
dont le métabolisme s’oriente alors vers la fermentation alcoolique (Éq. 1.2):
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2↱ + ΔE (56 kcal) (27°C) Éq. 1.2
1.3.2.2 Résultats de la fermentation
Le gaz carbonique produit se dissout d’abord dans la phase (matrice) continue de la
pâte. Dès que celle-ci arrive à saturation, il s’accumule sous forme gazeuse dans les nucléis
et exerce une pression interne sur le réseau du gluten non perméable aux gaz. Au début de
cette phase d’accumulation, l’espace disponible pour la fraction gazeuse est suffisant pour
le maintien de la forme sphérique de l’ensemble des bulles gazeuses. Au-dessus d’un
certain niveau d’accumulation et sous l’effet de la force de compression induite par l’excès
de pression à l’intérieur des cellules, la pâte entourant les cellules qui grossissent est étirée
tangentiellement (parallèlement à la surface des cellules) dans deux directions et
compressée radialement (perpendiculairement à la surface des cellules). Une telle
déformation est dite extension biaxiale. Les cellules gazeuses se déforment alors les unes
des autres d’une manière prononcée et la pâte à cellules sphériques est transformée en une
pâte à cellules plus ou moins polyédriques (Vliet et al., 1992) (Figure 1.5).
Figure 1.5 : Représentation schématique de l’évolution de la taille et de la forme (de
sphérique à polyédrique) des cellules gazeuses dans une pâte en cours de fermentation
(Bloksma, 1990a; Vliet et al., 1992).
21
1.3.3 Cuisson
1.3.3.1 Cinétique de cuisson de la pâte
La cuisson est une étape complexe au cours de laquelle une série de transformations
physiques, chimiques et biochimiques concomitantes a lieu. Les principales ??? étant
résumées à la Figure 1.6. Les réactions physiques sont : la formation d’un film de croûte et
d’une structure alvéolaire, la dilatation des gaz, la réaction de leur solubilité et
l’évaporation de substances volatiles (alcool). Les réactions chimiques et biologiques sont
l’activation de la levure, la formation du gaz carbonique, la gélatinisation de l’amidon, la
coagulation du gluten, la caramélisation du sucre et la réaction de Maillard (Purlis et
Salvadori, 2009, 2010; Sablani et al., 1998).
Figure 1.6: Phénomènes se développant dans une baguette au cours de la cuisson (Guinet
et Godon, 1994).
22
1.3.3.2 Transfert de chaleur
1.3.3.2.1 Combustion
Lors de la combustion, la flamme se trouve à une température de l’ordre de 1000C.
Il y a alors formation d’eau sous forme de vapeur qui possède une chaleur sensible
importante qui diminue lors du refroidissement de la flamme au contact des échangeurs. La
température ne descendra jamais au-dessous de 250C (température du four) et l’eau sera
donc évacuée avec une chaleur sensible correspondant à 250C et une chaleur latente
correspondant à la vaporisation. D’autre part, lors de la cuisson, l’eau qui est contenue dans
la pâte doit être d’abord portée à 100C et ensuite portée à la température de la chambre de
cuisson. Comme la pâte est toujours humide, la température à l’intérieur du pain durant la
cuisson ne dépasse jamais 100C. Par contre, elle peut dépasser cette température à
l’extérieur, ce qui est un facteur contributoire à la coloration de la croute.
1.3.3.2.1.1 Chaleur sensible et chaleur latente
La chaleur sensible d’un liquide est la quantité de chaleur nécessaire pour élever sa
température de 0C à Ts qui est la température d’ébullition de ce liquide. La chaleur latente
est la quantité de chaleur nécessaire à la vaporisation du liquide à cette température Ts. La
chaleur totale de vaporisation est la somme de la chaleur sensible et de la chaleur latente.
Ces paramètres sont importants lors de la cuisson du pain, car la pâte est un mélange
hétérogène d’eau, de gaz et de solides.
1.3.3.2.2 Transmission de la chaleur
Au cours du processus de cuisson, le transfert de chaleur se produit par rayonnement,
conduction et convection (Figure 1.7).
23
Figure 1.7: Les transferts de chaleur (Guinet et Godon, 1994).
1.3.3.2.2.1 Conduction
Quand les différentes parties d’un même corps ne sont pas à la même température, les
régions les plus chaudes cèdent une partie de leur chaleur à celles plus froides. Le même
phénomène se passe quand on met en contact deux corps se trouvant à des températures
inégales. Il y a échange de chaleur jusqu’à ce que les deux corps soient à la même
température. Pour la transmission de chaleur au produit à cuire, la conduction est
principalement utilisée dans les fours à soles fixes. Le pain est directement disposé sur cette
sole et prend presque immédiatement toutes les calories situées en dessous de sa surface
inférieure. Cette transmission a lieu très rapidement, le dessous du produit est donc
relativement cuit avant que la partie supérieure ne commence sa cuisson. Par contre, en fin
de cuisson, la sole du four ayant été refroidie, ne fournit plus de calories au produit alors
que la partie supérieure achève sa cuisson (Guinet et Godon, 1994).
1.3.3.2.2.2 Convection
Il y a transmission par convection quand un corps solide se trouve en contact avec un
fluide qui se déplace le long de ses parois, le corps et le fluide étant à des températures
différentes. On distingue deux sortes de convection : la convection vive où le fluide est mis
24
en mouvement sous la seule influence du contact d’une paroi chaude et la convection
forcée dans laquelle le fluide est mis mécaniquement en mouvement.
1.3.3.2.2.3 Rayonnement
Tout corps émet dans l’espace un rayonnement. Cette émission est proportionnelle au
pouvoir émissif du corps, à la quatrième puissance de sa température absolue, à sa surface
et au temps. L’énergie rayonnée par surface émettrice d’un corps dépend qualitativement et
quantitativement de la nature de cette surface et de la température. Lors de la cuisson du
pain, la pâte reçoit une partie de la chaleur directement des parois du four par rayonnement.
Cependant, la contribution de ce type de transfert de chaleur est négligeable dans le cas de
la cuisson du pain.
1.3.3.3 Flux thermique et débit d’air à l’intérieur du four
L’atmosphère à l’intérieur d’une chambre de cuisson n’est jamais absolument calme.
Pour introduire les produits qui ont une température de 25 à 30C, on ouvre la porte ce qui
produit des mouvements d’air (Figure 1.8). Le chauffage provoque le déplacement de l’air
dans le four en raison de convections naturelles, ce qui donne naissance à une circulation
d’air et donc le passage de l’air à travers le gradient de température. La vitesse de l’air près
de la source du chauffage et du pain est trop élevée due au gradient de température élevé
avec le détournement de modèle d’écoulement et une légère recirculation dans ces régions
(Chhanwal et al., 2011).
Le procédé de cuisson est un processus simultané de chaleur et de transfert de
masse. Pendant la cuisson, l'eau s'évapore et la vapeur se condense sur le côté le plus froid
de la cellule à gaz. Ces processus d'évaporation-condensation se poursuivront jusqu'à ce
que la température de la mie atteint 100C (Purlis et Salvadori, 2009). Comme la pression
totale à l’intérieur de la pâte durant la cuisson est égale à la pression atmosphérique et que
le produit est d’une nature poreuse, la température à l’intérieur du pain en cuisson reste
toujours inférieure ou égale à 100C.
25
Figure 1.8: Profil de vitesse de l’air à l’intérieur du four à 10 minutes de la cuisson
(Chhanwal et al., 2011).
1.3.3.4 Température et durée de cuisson
Ces paramètres sont très variables selon les poids et les formes, selon les types de
fours, mais aussi selon la formulation des produits à cuire. C’est pourquoi les consignes de
cuisson ne peuvent être données que lorsque toutes ces conditions sont bien précisées. On
peut toujours déterminer les températures d’après des références de routine et d’expérience
et prendre en compte les spécificités des produits ou des défauts éventuels à corriger.
1.3.3.5 Mécanisme de l’expansion au four
L’expansion de la pâte au four est un phénomène multifactoriel dans lequel
interviennent non seulement les transferts thermiques et de matière (essentiellement de
l’eau) mais aussi les propriétés rhéologiques de la pâte (Figure 1.9). Toutefois, les
mécanismes d’expansion nécessitent un élément transporteur essentiel : les bulles gazeuses
(CO2 et vapeur d’eau). Leur présence ainsi que leur stabilité jouent d’ailleurs un rôle
primordial dans l’expansion. Leur stabilité en cours de cuisson est conditionnée notamment
par la stabilité du film inter-facial (Lassoued, 2005). Par conséquent, il faut qu’il y ait
présence d’éléments capables de former un volume suffisamment grand sans que le réseau
tridimensionnel ne se brise. Dans ce sens, le gluten est l’ingrédient idéal. Les substituts de
26
gluten doivent donc avoir des propriétés techno-fonctionnelles qui leur donnent la capacité
à remplacer le gluten.
Figure 1.9: Participation de l’expansion thermique, de l’évaporation de l’eau et du CO2 à
l’expansion totale d’une pâte au four (Bloksma, 1986).
Au début de la cuisson, la levure continue à produire du CO2 jusqu’à sa température de
désactivation qui se situe aux alentours de 50°C. Le CO2 et l’éthanol produits et dissous
dans la pâte s’évaporent et enrichissent la phase gazeuse (étape 1 de la Figure 1.9). Les
conditions hydriques du milieu environnant (air plus ou moins sec) peuvent impliquer un
gradient de concentration en eau qui serait à l’origine de la diffusion d’eau dans la pâte sous
forme liquide (étape 2 de la Figure 1.9). Cette diffusion de l’eau se fait en contournant les
bulles gazeuses. À partir de 60°C, l’eau diffuse vers les cellules gazeuses et s’évapore.
Cette vapeur d’eau diffuse sous l’effet d’un gradient de pression partielle de vapeur d’eau.
D’un côté, l’augmentation continue de la température de la pâte entraîne un accroissement
de la pression de vapeur saturante dans la pâte même. De plus, la différence de température
entre la surface et le cœur du produit est à l’origine d’une pression partielle de vapeur d’eau
plus importante en surface. La vapeur d’eau diffuse alors au travers du CO2 contenu dans la
bulle, rencontre un film de pâte à une température plus faible, se condense et diffuse sous
forme liquide au travers du même film. Ce film de pâte séparant deux bulles proches, l’eau
peut s’évaporer à nouveau dans la bulle à plus faible température : c’est le phénomène
27
d’évapo-condensation qui se produit (étape 3 de la Figure 1.9). Simultanément, sous l’effet
de l’augmentation de la température et conformément à la loi de Gay-Lussac, les gaz inclus
dans les cellules prennent de l’expansion (étape 4 de la Figure 1.9).
1.3.3.6 Transition pâte-mie
Au cours de la cuisson, il y a transformation d’une pâte liquide en un produit solide.
L’augmentation de la température du produit et la présence d’eau en quantité suffisante
sont à l’origine des transformations hydro-thermiques subies par l’amidon et les protéines
du réseau de gluten, transformations aboutissant à la formation d’un réseau continu
présentant les propriétés d’un solide viscoélastique (Bloksma, 1986).
1.3.3.6.1 Transformation hydro-thermique de l’amidon : gélatinisation
Le chauffage d’une suspension aqueuse d’amidon, à une température supérieure à
60C, induit un gonflement irréversible des granules et conduit à leur solubilisation (Figure
1.10). À une température donnée, dite température de gélatinisation, le granule d’amidon
perd sa structure semi-cristalline et gonfle très rapidement sur une plage de température
limité de 1 à 1,5C; le gonflement de tous les granules est obtenu sur une plage de
température de 10 à 15C (Boursier, 2005). Le gonflement des grains suivi de la
solubilisation de l’amylose modifie aussi la consistance du milieu provoquant une
augmentation rapide de la viscosité de la phase continue pour atteindre un pic (Morris,
1990). L’évolution de la viscosité et la température du pic dépendent de l’espèce botanique
et du type cristallin de l’amidon natif. L’abaissement de température obtenu lors du
refroidissement provoque une insolubilisation des macromolécules et une séparation de
phases liée à l’incorporation des deux polymères, l’amylose et l’amylopéctine, puis leur
recristallisation: c’est la rétrogradation qui se produit (Boursier, 2005).
28
Figure 1.10: Comportement général des amidons à la cuisson et au refroidissement
(Boursier, 2005).
1.3.3.6.2 Transformation hydro-thermique des protéines
Les deux familles de protéines, de structure (albumines et globulines) et de réserve
(gluten), ne subissent pas les mêmes modifications lors des traitements thermiques. Les
protéines de structure subissent deux modifications successives: une transconformation
réversible des molécules puis une association irréversible de celles-ci par des interactions
de type hydrophobe ou à travers l’oxydation de groupements thiol. Ce phénomène est
connu sous le terme de thermocoagulation (Mulvihill et Donovan, 1987). Les protéines du
réseau de gluten réagissent différemment aux traitements thermiques, puisqu’elles ne
subissent pas la première étape de transconformation réversible. Il y a alors polymérisation
directe et irréversible (pontage disulfure). Le gluten peut être assimilé à une macromolécule
amorphe caractérisée par une température de transition vitreuse qui est fonction de la teneur
en eau. Elle est de l’ordre de 110°C pour une teneur de 2% en eau (masse totale) et chute à
25°C pour une teneur de 15% (Toufeili et al., 2002). Des températures de pâte supérieures à
cette température de transition vitreuse favorisent la réactivité chimique et donc la
formation du réseau tridimensionnel du gluten. Cette formation induit le passage de la pâte
d’un état liquide visqueux à un état solide élastique qui aboutit à un réseau de protéines
thermoformées par création de liaisons (ponts) disulfure. Il s’agit de la réticulation des
protéines ou encore de leur agrégation. Ces changements structuraux induisent des
29
modifications mécaniques et rhéologiques des constituants du gluten. Tandis que les films
de gliadines présentent une baisse d’extensibilité et un accroissement de la rigidité, les
gluténines de HPM forment un réseau plus élastique et plus rigide (Shewry et al., 1986). Le
résultat global de ces changements est une baisse de l’extensibilité et un gain en fermeté et
en élasticité du réseau de gluten. Ce phénomène est d’une grande importance en
boulangerie, car il permet d’obtenir un produit final avec un volume massique qui répond
aux exigences organoleptiques par rapport au produit.
1.4 Panification sans gluten
Le gluten est souvent nommé la protéine structurale pour la fabrication du pain. Les
qualités boulangères de la farine réfèrent à la capacité du gluten à former une pâte dont le
réseau viscoélastique pourra résister aux opérations de pétrissage, prendre de l’expansion
lors de la fermentation et, enfin, offrir une structure alvéolaire fine et régulière du pain
pendant la cuisson (Cauvain, 2003). Les propriétés du gluten deviennent évidentes quand la
farine est hydratée, donnant une pâte extensible, avec de bonnes propriétés de rétention de
gaz et une bonne structure de la mie (Gallagher et al., 2004). Cependant, le gluten doit être
éliminé du régime des patients cœliaques (Sciarini et al., 2010). De nombreuses études ont
été menées sur la substitution du gluten par des ingrédients capables d’imiter ses propriétés
fonctionnelles (Garcia et al., 2005; Sciarini et al., 2010). Le développement des matrices
alimentaires sans gluten pour une bonne qualité du pain est une tâche sérieuse et représente
un des plus grands défis technologiques.
1.4.1 Propriétés de la farine de riz dans la panification
La farine de riz est de plus en plus populaire en tant que substitut de la farine de blé
dans la préparation des produits consommés par les patients cœliaques. Il s'agit de la farine
de céréale la plus appropriée pour la production de produits sans gluten en raison de sa
couleur blanche, sa digestibilité et ses propriétés hypoallergéniques (faible teneur en
prolamines). Elle est aussi faible en protéines (Rosell et al., 2007; Rosell et Marco, 2008),
en sodium et en matières grasses (Sciarini et al., 2010). Elle est également riche en hydrates
de carbone facilement digestibles. La fabrication du pain de riz présente des difficultés
considérables sur le plan technologique en raison de l'absence de gluten (Sivaramakrishnan
30
et al., 2004). Afin d'obtenir une consistance appropriée pour la panification, la pâte de
farine de riz nécessite une hydratation très élevée par rapport à la pâte de farine de
blé. L'ajout de grandes quantités d'eau conduit à une amélioration considérable du
comportement de la pâte durant le pétrissage (par exemple, une plus grande stabilité).
Toutefois, il faut ajouter d’autres ingrédients de texture pour arriver à un résultat
relativement satisfaisant, notamment en ce qui concerne le volume massique du produit et
la structure alvéolaire de la mie.
1.4.2 Travaux réalisés sur la panification sans gluten
Au cours des dernières années, un grand intérêt s’est porté sur la recherche et le
développement des produits sans gluten, impliquant une approche diversifiée qui a inclus
l'utilisation des amidons de différentes sources (López et al., 2004), des produits laitiers,
des gommes et des hydrocolloïdes (Lazaridou et al., 2007), des protéines sans gluten
(Marco et Rosell, 2008), ou des prébiotiques (Korus et al., 2006). Divers hydrocolloîdes
tels que les gommes arabiques, de guar, de xanthanes, de caroubies, des alginates, des
pectines et de l’HPMC (hydroxypropylméthylcellulose) ont été exploités dans la
panification sans gluten, comme agents épaississants, stabilisants, émulsifiants et
améliorants la texture et l’apparence générale du produit final. Tous ces éléments ont été
utilisés en raison de leurs propriétés techno-fonctionnelles qui permettant de les utiliser
comme alternatives sans gluten afin d'améliorer la structure, la sensation en bouche,
l'acceptabilité et la durée de conservation des produits de boulangerie sans gluten (Ahlborn
et al., 2005; Gallagher et al., 2004; Gujral et al., 2003b; Lazaridou et al., 2007; McCarthy et
al., 2005; Moore et al., 2006; Schober et al., 2005; Sivaramakrishnan et al., 2004). La
gomme de xanthane a été utilisée comme substituant de gluten pour la fabrication des pains
sans gluten. Lazaridou et al. (2007) ont étudié l’effet des hydrocolloîdes sur les paramètres
rhéologiques de la pâte et la qualité du pain obtenu. Ils ont prouvé que la gomme de
xanthane a eu l’effet le plus prononcé sur les propriétés viscoélastiques et la consistance de
la pâte. L’ajout de la gomme de xanthane a montré des effets significatifs sur la ténacité et
l’extensibilité de la pâte et sur l’acceptabilité sensorielle du pain frais (Shittu et al., 2009). Il
a également eu un impact sur la diminution de la dureté (fermeté) du pain obtenu (Lee et
Lee, 2006). En outre, une amélioration de la stabilité des pâtes est notée durant la
fermentation avec les gommes de xanthanes, les carraguénanes, les alginates et
31
hydroxypropylméthylcelluloses (Rosell et al., 2001). Parmi les hydrocolloîdes le plus
utilisés dans les formulations sans gluten, on trouve l’HPMC qui assure une bonne
rétention de gaz (Ylimaki et al., 1988). L’HPMC donne des volumes spécifiques très
élevés (Kang et al., 1997), de bonnes propriétés rhéologiques qui comparables à celles de la
pâte de blé, une bonne rétention d’eau ainsi qu’une amélioration de la texture et de la
période de conservation (Whistler et BeMiller, 2008). L’ajout des protéines de différentes
sources (soja, pois, blanc d’œuf, lactosérum) à des produits sans gluten augmente leur
valeur nutritionnelle, améliore leur volume massique, leur apparence ainsi que leur aspect
sensoriel (Gallagher et al., 2003a; Gallagher et al., 2003b; Sanchez et al., 2004).
L’utilisation de la poudre de lait dans les formulations sans gluten a montré une
amélioration du volume massique, des aspects sensoriels ainsi qu’une bonne apparence du
produit final (Gallagher et al., 2003b). Par ailleurs, on a constaté que l’ajout de cette poudre
à des quantités très élevées dans un pain sans gluten a provoqué une diminution de la
hauteur du pain (Schober et al., 2005). L’incorporation des protéines de soja dans des
formulations sans gluten a donné un bon volume massique du pain final (Gallagher et al.,
2003a; Kobylañski et al., 2004; Ribotta et al., 2004). Le développement des pains de
bonnes qualités sans gluten est donc un défi et une tâche sérieuse et très difficile. Il est
nécessaire d’ajouter aux formulations de ces produits des ingrédients capables de mimer les
propriétés fonctionnelles du gluten. Cependant, la majorité des produits disponibles sur le
marché sont jugés de qualité inférieure à leurs homologues contenant du gluten (Gallagher
et al., 2003b). Dans la littérature, il n'existe aucune étude sur les formulations du pain sans
gluten en utilisant un mélange de farine de riz et des protéines de canola qui ont de très
bonnes propriétés techno-fonctionnelles.
1.5 Protéines de canola
1.5.1 Généralités sur le canola
Les oléoprotéagineux sont considérés comme les plus importantes cultures dans le
domaine agricole et agroalimentaire. Le colza, dont la variété canadienne est le canola, est
l’un des plus importants oléoprotéagineux à l’échelle mondiale (Shahidi et Naczk, 1992).
Le Canada est le plus grand producteur et exportateur de graines de canola au monde avec
un volume annuel d’environ 3,2 millions de tonnes (Eskin et McDonald, 1991). Ses
32
principaux marchés d’exportation sont le Japon, le Mexique, les États-Unis et l’Union
Européenne.
1.5.2 Produits du canola
Les graines de canola sont utilisées pour la production d’une huile comestible de
haute qualité : « l’huile de canola ». Le résidu appelé « tourteau » qui résulte de cette
extraction constitue une source importante de protéines de bonnes valeurs nutritionnelles et
fonctionnelles (Shahidi et Naczk, 1992).
1.5.3 Tourteau de canola
Le tourteau de canola est un sous-produit végétal de l'extraction des huiles de canola
qui résulte du broyage des graines. Il est considéré comme une source importante de
protéines puisqu’il renferme la quasi-totalité des protéines de la graine. Le tourteau de
canola est une farine végétale qui contient environ 40 et 65% de protéines sur une base
sèche (Naczk et al., 1998b). Sa teneur en acides aminés est relativement bien équilibrée
(Shahidi et Naczk, 1992). Aussi, il est riche en minéraux essentiels, en vitamines, en
glucides et en fibres.
1.5.4 Protéines du tourteau de canola
Les constituants majeurs des protéines du tourteau de canola sont la napine et la
cruciférine qui sont des protéines de stockage et l’oléosine qui est une protéine structurale
associée à la fraction d’huile (Uppström, 1995). Cette particularité rend les protéines du
tourteau un ingrédient potentiellement exploitable dans l’industrie alimentaire. De
nombreuses caractéristiques de ces protéines sont favorables à la nutrition humaine. Ainsi,
le tourteau de canola présente un bon profil en acides aminés, notamment en lysine,
méthionine et cystéine (Newkirk, 2009) (Tableau 1.6). De plus, il a été démontré que les
protéines du canola ont des propriétés fonctionnelles intéressantes, ce qui favorise leur
utilisation dans diverses matrices alimentaires (Khattab et Arntfield, 2009). Naturelles et
partiellement hydrolysées, ces protéines ont été largement étudiées dans le but de les
utiliser en industrie alimentaire afin de remplacer des ingrédients classiques tels que le
lactosérum du lait et le jaune d’œuf. Cette approche se justifie, non seulement par des
considérations économiques, mais aussi par des possibilités d’allergie au lactosérum et
33
auxœufs chez certains individus (Aider et Barbana, 2011). Certaines propriétés des
protéines de canola sont comparables à celles de la caséine et de meilleure qualité que
celles des autres protéines végétales comme le soja, les pois et le blé (Gallagher et al.,
2004). Les efforts se concentrent également pour développer de nouveaux produits
alimentaires qui contiennent des protéines de canola.
Tableau 1.6: Teneur en acides aminés dans le tourteau de canola (sur une base de
36% de protéines brutes) (Newkirk, 2009).
Acides aminés Moyenne
Alanine 1.57
Arginine 2.08
Aspartate + asparagine 2.61
Cystine 0.86
Glutamate + glutamine 6.53
Glycine 1.77
Histidine 1.12
Isoleucine 1.56
Leucine 2.54
Lysine 2.00
Méthionine 0.74
Phénylalanine 1.38
Proline 2.15
Sérine 1.44
Thréonine 1.58
Tryptophane 0.48
Tyrosine 1.16
Valine 1.97
1.5.5 Extraction et purification des protéines
L’extraction et la purification de protéines de coproduits constituent un moyen
efficace pour les valoriser et les utiliser dans les industries alimentaires. Le but de
l’extraction et la purification des protéines est de faciliter l’étude de leurs propriétés
fonctionnelles.
34
1.5.6 Propriétés fonctionnelles des protéines de canola
La connaissance des propriétés fonctionnelles d’un ingrédient permet d’améliorer les
procédés de fabrication des aliments. Elle permet aussi la comparaison de différents
ingrédients en concurrence. Les propriétés fonctionnelles sont l’ensemble des propriétés
physiques et chimiques affectant le comportement des protéines dans une formulation lors
de la production, l’entreposage et la consommation de produits alimentaires (Kilara, 1984).
1.5.6.1 Capacité d'absorption de l'eau
Khattab et Arntfield (2009) ont montré que la capacité accrue du tourteau de canola à
absorber et à retenir l’eau améliore la capacité de liaison entre l’eau et le produit
alimentaire, améliore sa rétention d’arôme et la sensation en bouche et réduit l'humidité des
produits alimentaires.
1.5.6.2 Solubilité
La solubilité des protéines (azote) est un paramètre important qui influe sur la mesure
de leurs applications dans différentes matrices alimentaires. Elle peut être considérée
comme la propriété la plus importante parce qu'elle affecte d'autres propriétés telles que la
capacité émulsifiante, la capacité moussante et la capacité de formation de gel
(Prinyawiwatkul et al., 1997)
1.5.6.3 Capacité émulsifiante
L’émulsion est un système complexe qui implique plusieurs phénomènes chimiques
et physiques qui jouent des rôles différents dans la formation, la stabilité et les propriétés de
texture d'un système. Une capacité émulsifiante est définie comme la quantité maximale
d'huile pouvant être émulsifiée par gramme de protéine avant que ne se produise l’inversion
de phases. Les produits du canola ont généralement de bonnes capacités émulsifiantes que
les produits à base de soja (Dev et Mukherjee, 1986). La capacité émulsifiante et la stabilité
des protéines alimentaires sont des propriétés fonctionnelles importantes. Elles varient avec
le type de protéine, la concentration, le pH, la force ionique et la viscosité du système
(Khattab et Arntfield, 2009).
35
1.5.6.4 Capacité moussante
Les propriétés moussantes des protéines sont en général mesurées par l’augmentation
du volume initial du liquide due à l’incorporation de l’air lors de la formation de la mousse
(capacité ou pouvoir moussant), puis par l’effondrement de la mousse au cours du temps
(stabilité moussante) (Raymundo et al., 1998). Khattab et Arntfield (2009) ont montré que
le pouvoir moussant du tourteau de canola est plus élevé par rapport à ceux du soja et du
lin, mais que le traitement thermique réduit significativement la capacité de moussage et la
stabilité de la mousse du tourteau de canola. Ils ont expliqué que cette réduction était
principalement liée à la dénaturation des protéines. La capacité moussante (CM%) peut être
définie à partir du volume de la mousse par mesure volumétrique ou gravimétrique
(Halling, 1981) (Éq. 1.3)
𝐶𝑀(%) =𝑉𝑚−𝑉𝑙
𝑉𝑡∙ 100 (Éq. 1.3)
où Vm et Vl sont respectivement le volume de la mousse et le volume initial du liquide et
Vt représente le volume total du mélange.
1.5.6.5 Capacité de gélification
La capacité des protéines à former des gels est mesurée par la concentration de
gélification, définie comme la concentration minimale nécessaire pour produire un gel qui
ne glisse pas sur les parois d’un tube (Moure et al., 2006). La gélification des protéines
augmente avec la taille (poids moléculaire), car les grosses molécules forment de vastes
réseaux par réticulation en trois dimensions (Oakenfull et al., 1997). En comparaison avec
les gels à base de soja et de lin, le tourteau de canola présente la plus forte concentration de
gélification quel que soit le traitement utilisé. Les protéines de canola ont été considérées
comme des ingrédients potentiels pour des applications alimentaires où une structure de
type gel est souhaitée (Aider et Barbana, 2011).
36
CHAPITRE 2: HYPOTHÉSE ET OBJECTIFS
2.1. Hypothèse de recherche
Étant donné que (a) les protéines de canola possèdent de très bonnes propriétés
techno-fonctionnelles facilement exploitables dans des matrices alimentaires et que (b) la
farine de riz est très appropriée pour la fabrication de pain sans gluten, l’incorporation des
protéines de canola dans une formulation de pain à base de farine de riz blanc permettrait
d’obtenir une pâte à pain sans gluten ayant de bonnes propriétés fonctionnelles et un
produit final d’une valeur nutritionnelle nettement améliorée.
2.2. Objectif principal
L’objectif principal de ce projet de maîtrise est de développer des connaissances sur
les matrices panifiables sans gluten par incorporation de protéines de canola dans la
formulation d’un pain à base de farine de riz blanc et d’étudier les propriétés techno-
fonctionnelles de la pâte et du produit final.
2.2.1. Objectifs spécifiques
Objectif 1 : étudier l’impact de l’incorporation des protéines de canola dans la
formulation du pain à base de farine de riz blanc sur les fonctionnalités de la pâte.
Objectif 2 : étudier l’effet de l’addition des protéines de canola sur la panification
et la dynamique du processus de cuisson du pain.
Objectif 3 : analyser les caractéristiques physico-chimiques et fonctionnelles du
pain obtenu.
Objectif 4 : améliorer le volume de la meilleure formule obtenue dans la première
partie du projet.
Objectif 5 : modéliser les profils thermiques de la pâte en cours de cuisson.
37
CHAPITRE 3: MATÉRIEL ET MÉTHODES
3.1. Volet 1 - Méthodologie et caractérisation de la pâte
3.1.1. Matières premières
Les produits utilisés dans le cadre de cette étude sont :
-Farine témoin : une farine de blé tendre «Triticum aestivum» a été choisie comme
témoin auquel les caractéristiques des différentes formules sont à comparer. Elle a été
achetée du commerce et représente une farine à boulanger enrichie fabriquée par P&H
Milllingroup (Montréal, Canada).
-Farine de riz blanc : La farine de riz blanc « Orysa sativa japonica » a été achetée du
commerce et elle est conditionnée dans des sachets de 400 g, fabriquée par Erawan Brand
(Thaïlande).
- Tourteau de canola : Les protéines de canola utilisées dans cette étude sont issues d’un
mélange de variétés canadiennes de tourteau de canola qui provient de Bungee,
Bécancour, Québec, Canada. L’extraction de ces protéines a été faite à l’Université Laval
par la méthode suivante : 10% de tourteau de canola a été dispersé dans de l'eau distillée
et le pH a été ajusté à 12 par addition de solution aqueuse de NaOH. La suspension a été
mélangée pendant 60 min et par la suite centrifugée en utilisant une centrifugeuse CEPA
TYPE TZ5 et le surnageant a été récupéré et séché en utilisant un séchoir atomiseur avec
disque rotatif.
- Levure boulangère : La levure boulangère, Saccaromyces cerevisiaie, utilisée dans ce
projet est de marque Instaferm et est fabriquée au Canada. Elle a été utilisée telle quelle.
- Sel : Le sel utilisé est un sel de cuisine iodé de marque Windsor fabriqué à Windsor,
Ontario, Canada. Il était conditionné dans un paquet de 1 kg.
- Eau d’hydratation : L’eau utilisée dans la fabrication est une eau distillée de pH égal à
5.9 ± 0.3.
- Sucre : Le sucre utilisé est un sucre blanc cristallisé fabriqué par Lantic (Montréal,
Québec, Canada) et est conditionné dans des sachets de 2 kg.
38
3.1.2. Panification
Le processus de panification consistait en une réalisation successive des opérations
nécessaires pour l’obtention du pain à l’échelle du laboratoire. Dans le but de comparer les
résultats de panification des échantillons, le protocole de panification a été élaboré selon
les données mentionnées au Tableau 3.1 comme suit :
1- Farine témoin-1 : farine panifiable de blé tendre.
2- Farine témoin-2 : farine de riz blanc sans additifs.
3- Farine de mélange : farine de riz blanc + les protéines de canola à différents
pourcentages (3%, 6% et 9%).
Tableau 3.1: Composition des pains témoins et pains sans gluten
Ingrédients Pain témoin
100% blé
Pain témoin
100% riz
Pain de
riz+ 3% Pc
Pain de
riz+ 6% Pc
Pain de
riz+ 9% Pc
Farine 100%→300g 100%→300g 97%→291g 94%→282g 91%→273g
Eau 65%→195g 75%→225g 75%→225g 75%→225g 75%→225g
Protéines de
canola
0% 0% 3%→9g 6%→18g 9%→27g
Levure 1.2%→3.6g 1.2%→3.6g 1.2%→3.6g 1.2%→3.6g 1.2%→3.6g
Sucre 5%→15g 5%→15g 5%→15g 5%→15g 5%→15g
Sel 1.5%→4.5g 1.5%→4.5g 1.5%→4.5g 1.5%→4.5g 1.5%→4.5g
39
3.1.3. Diagramme de fabrication
Figure 3. 1 : Diagramme de fabrication des pains témoins et du pain sans gluten.
Témoin 1 (farine de blé
tendre)
Mélange (farine de riz +
protéines de canola
Témoin 2 (farine de riz
sans additifs
Peser les
ingrédients
Chauffer l’eau à
40°C
250 ml d’eau +
sucre, levures (30
min)
Pétrissage (20 min)
Étuvage (3 fois→30 min)
35C et 85%d’humidité
Mise en forme
Fermentation (30 min)
35C et 85% d’humidité
Cuisson
(430F→18 min)
Acidité titrable et pH
Variation thermique
Poussée volumique
Refroidissement
(60 min)
Variation thermique
Masse volumique
Colorimétrie
Analyses TPA.
Analyse des protéines.
Rabat de la pâte avant
chaque étuvage
Variation thermique
40
3.1.4. FABRICATION DES ECHANTILLONS DE L’ETUDE
3.1.4.1. Pesée des ingrédients
La pesée des ingrédients est effectué par des balances de précision ± 0,001 g et une
autre balance de haute précision (Denver Instrument, APX-200, Max 200 g, d = 0,1 mg).
3.1.4.2. Pétrissage
Avant la phase de pétrissage, la quantité de levure est ajoutée à 250 ml d’eau
préalablement préchauffée à 40°C et mélangée au sucre. Le choix s’est porté sur une
machine à pain, de marque Black & Decker, Robot-boulanger All-In-One Pro, modèle
B1650. Cette machine à pain est automatique avec un cycle de réchaud de 15 minutes suivi
par un brassage long de 2 minutes, puis un brassage ou pétrissage rapide de 30 minutes.
Après ce temps, l’appareil peut être arrêté.
3.1.4.3. Étuvage
Après la phase de pétrissage, des sondes thermiques enregistreuses de la température
sont introduites à l’intérieur de la pâte pour suivre sa variation thermique chaque 5 minutes
au cours de l’étuvage et durant le processus de cuisson. Ensuite, la pâte est mise dans une
étuve programmable (marque Sanyo, modèle MLR-351) réglée à une température de 35°C
et 85% d’humidité relative pendant 30 minutes. La pâte est rabattue trois fois avant de la
mettre dans des moules pour le quatrième étuvage (dernier). Un rabat de la pâte est effectué
avant chaque étuvage afin d'expulser l'excès de CO2 et les vapeurs d'alcool qui ralentissent
l'activité des levures. Suite au rabat, on constate une prise de force de la pâte.
3.1.4.4. Mise en moule
Après les trois étuvages, une masse d’environ 200 à 220 g de pâte est prélevée,
façonnée en boule à la main, déposée dans chaque moule de 5,5 cm de longueur, 13,5 cm
de largeur et 5 cm de hauteur et graissée préalablement avec une fine couche d’huile
végétale pour la récupération de la totalité du produit cuit en fin de cuisson. Les sondes
thermiques ont toujours été gardées à l’intérieur de la pâte pour les phases qui suivent.
3.1.4.5. Fermentation
Les moules remplis avec la pâte sont placés dans l’étuve pour la quatrième fois sous
les même conditions de température et d’humidité relative utilisées lors des trois étuvages
41
précédents. Une quantité de 10 g de la pâte est prélevée pour mesurer le pH avant et après
l’étuvage. Un mesureur de poussée assure le contrôle du niveau de fermentation. Il s’agit
d’un bécher en verre gradué dans lequel un pâton boulé de 50 g est placé. Ce dernier est
aplati dans le fond du mesureur et un disque est déposé dessus afin de maintenir la surface
de la pâte bien horizontale durant sa levée.
3.1.4.6. Cuisson
Un four semi-industriel instrumenté (marque Doyon, série 103724, modèle 1T2, 15-
16.,-20 kW) a été utilisé pour les essais de cuisson (18 min à 430°F = 221°C). Le four
permet le chauffage d’une manière homogène de la chambre de cuisson, ce qui assure une
cuisson uniforme des tous les échantillons.
3.1.4.7. Refroidissement
En fin de cuisson, les produits démoulés reposent pendant 1 heure dans une pièce
régulée à 25°C jusqu’à ce que la température du pain atteigne approximativement 35°C. Ils
sont ensuite prêts pour les analyses suivantes : volume massique, colorimétrie, scan des
mies, lecture des puces thermiques et analyses de texture par le TPA.
3.1.5. Mesure du pH
Les mesures du pH ont été effectuées sur 10 g de la pâte avant et après la
fermentation (quatrième étuvage) par un titrateur automatique (marque Mettler Toledo,
modèle DL50). Après une calibration de l’électrode avec deux solutions tampons de pH 7
et 4, un rinçage obligatoire de l’électrode est effectué avant l’introduire dans un récipient
contenant l’échantillon à analyser. À la fin de l’analyse, les résultats du pH sont affichés
sur l’écran du titrateur.
3.1.6. Mesure de la variation thermique
La variation thermique a été mesurée par des thermo-boutons qui sont programmés
par le logiciel OneWireViewer à l’aide d’une pince qui effectue une lecture des données
enregistrées par chaque thermo-bouton. Au début, le logiciel est ouvert, la pince est
branchée dans l’ordinateur qui permet la programmation du thermo-bouton (prélèvement
de température chaque 5 min). Ensuite, le thermo-bouton est inséré après le pétrissage à
42
l’intérieur de la pâte durant le processus de fabrication, la récupération des données du
thermo-bouton est possible une fois que le pain est refroidi.
3.2. Volet 2: Méthodologie et caractérisation du pain obtenu
3.2.1. Mesure du volume massique
Le volume du pain est mesuré par la méthode de déplacement des graines de pavot,
le pain cuit est mis dans un contenant gradué de volume connu, le contenant est rempli par
les graines de pavots jusqu’à ce que le pain soit totalement couvert. Après un nivelage de
ces graines à l’aide d’une spatule métallique, les graines de pavot sont transférées dans un
contenant gradué.
Volume du pain (ml) = Volume du contenant connu (ml) – Volume des grains (ml)
Masse volumique (ml/g)= Volume du pain (ml) / Masse du pain (g)
3.2.2. Mesure des paramètres trichromatiques
Les paramètres trichromatiques L*, a*, b* ont été mesurés sur les pains témoins et
les pains sans gluten à l’aide d'un colorimètre (CR-300 colorimètre, Minolta Co. Osaka,
Japon). Cette méthode qui consiste à quantifier les paramètres de la couleur de manière
objective utilise l'espace L*, a*, b* défini par la Commission Internationale de l'Éclairage
(CIE). Dans ce système, L* représente la brillance ou luminance, a* la balance vert-rouge
et b* la balance bleu-jaune. Une valeur positive de a* et b* correspond à un mélange de
rouge et de jaune dont l'intensité relative dépend de leurs valeurs (Figure 3.2). Les mesures
des paramètres de couleur L*, a*, b* ont été effectuées sur les pains obtenus. Après une
calibration de l'appareil avec une plaque blanche fournie avec cet appareil, la cellule de
l'appareil a directement été appliquée sur le pain. Les mesures ont été réalisées et les
valeurs de L* a* b* ont été relevées sur le moniteur. L'indice de brunissement a été
déterminé selon les équations suivantes (Éqs. 3.1 et 3.2):
𝐵𝐼 =100 (𝑥−0,31)
0,17 (Éq. 3.1)
Avec 𝑥 =𝑎∗+1,75 𝐿∗
5,645 𝐿∗+(𝑎∗−3,012 𝑏∗) (Éq. 3.2)
43
Figure 3. 2 : Coordonnées de Couleur L*, a* et b*.
3.2.3. Analyse de texture
L’analyse de la texture de la mie de chaque pain a été effectuée par un analyseur du
profil de texture (TPA) TA-XT2 qui est un appareil piloté par le logiciel Texture Expert.
Les instruments de la famille TA-XT2 sont extrêmement faciles à utiliser, très flexibles,
précis et reproductibles. Ils sont simples à calibrer et faciles à valider. L’analyseur TA-XT2
a une capacité maximale au niveau de la force qu’il peut fournir pour déformer un aliment.
Le modèle du Département des sciences des aliments de l’Université Laval a une capacité
maximale de 5 Kg ou 49 Newtons. Après la calibration de l’appareil, les échantillons qui
sont tous coupés uniformément, ont été mis l’un après l’autre à l’intérieur de l’appareil afin
d’obtenir les résultats de l’analyse.
L’analyse de la texture peut exécuter soit une compression ou une pénétration
simple, soit une compression ou une pénétration double. La première option peut suffire
dans le cas où nous ne voulons connaître que la fermeté, la rigidité ou la fragilité d’un
aliment, alors que la deuxième option, qui s’appelle le profil d’analyse de texture (TPA),
permet d’obtenir plus d’informations sur l’aliment. Effectivement, par l’analyse d’une
courbe telle que celle illustrée à la Figure 3.3, la macro programmée dans le logiciel déduit
et calcule les paramètres définis dans les tableaux de résultats.
44
Figure 3. 3 : Courbe générale d’un TPA obtenue par le logiciel « texture expert ».
3.2.4. Dosage de la teneur en protéines (azote total)
Le dosage de l’azote pour la détermination de la teneur en protéines a été réalisé
selon le principe de combustion de Dumas, soit une alternative à la méthode de Kjeldahl,
avec l’appareil Leco Truspec qui est piloté par le logiciel Leco TruSpec et qui est lié à une
balance de précision (Sartorius, CPA 124S, max 120 g, d = 0,001 g). Le principe de la
méthode de Dumas consiste à comburer les échantillons à haute température afin de
transformer l’azote protéique en azote moléculaire. Il y a trois phases distinctes à un cycle
d’analyses : la purge, la combustion et l’analyse (détection). Dans un premier temps,
l’échantillon a été déposé dans une chambre qui a par la suite été scellée et purgée des gaz
atmosphériques qui auraient pu y être emprisonnés durant le dépôt de l’échantillon.
Ensuite, l’échantillon a été comburé à 950°C dans une fournaise balayée d’oxygène pur
afin d’assurer une combustion rapide et complète de la prise d’essai. Les gaz produits ont
ensuite été accumulés dans une enceinte de verre (Ballaste). Au cours de la phase de
l’analyse, les gaz de combustion ont été mélangés dans le ballaste puis un aliquote de 3 cc
du mélange a été prélevé. Cet aliquote était transporté par le gaz vecteur afin de réduire les
oxydes d’azote en azote moléculaire. Ensuite, l’azote épuré était finalement acheminé au
détecteur pour un dosage par conductivité thermique et les résultats ont par la suite été
45
affichés sur l’écran. Le taux de protéines a par la suite été calculé en multipliant le %
d’azote dans l’échantillon par un coefficient de conversion qui dépond de la nature du
matériau analysé.
3.2.5. Analyses statistiques
Toutes les expériences ont été effectuées six fois dans la première étape de ce projet
et en triplicata dans les deuxième et troisième étapes. Il s’agit d’un plan factoriel
complètement aléatoire. Une analyse de la variance (ANOVA) à un seul facteur à mesures
répétées a été effectuée sur les données suivantes : pH, perte d’eau, volume massique,
teneur en protéines et texture alors qu’une ANOVA à deux facteurs à mesures répétées a
été effectuée sur les données relatives à la colorimétrie, à la variation thermique au cours
des étuvages, à la cuisson et au refroidissement. Les analyses statistiques ont été effectuées
à l’aide du logiciel SAS (V9.4, SAS Institute Inc, Cary, NC, États-Unis). Des comparaisons
multiples des moyennes ont été réalisées par la méthode LSD à un niveau de confiance de
95% (p < 0.05).
3.3. Volet 3: Amélioration de la meilleure formule obtenue dans
la première étape
3.3.1. Étape 1 : Ajout de gras et de gomme xanthane
Deux variables indépendantes ont été ajoutées: gras (1, 2, 3%) et gomme de
xanthane (0.5, 1 1.5%).
3.3.1.1 Ajout de la matière grasse
Cet ajout est justifié par le fait que la matière grasse solide entre en interaction avec
les doubles couches lipidiques et contribue à la stabilisation des bulles gazeuses (Carr et al.,
1992). Les cristaux de matière grasse interrompraient la structure en bi-couches des lipides
polaires et permettraient ainsi leur adsorption à l’interface gaz/matrice continue. La matière
grasse serait alors en contact direct avec le gaz et formerait un film continu autour de la
bulle permettant sa stabilisation vis-à-vis de la coalescence (Figure 3. 4).
46
Figure 3. 4: Mécanisme d’action de la matière grasse lors de la stabilisation de l’interface
air/liquide (Carr et al., 1992).
Les globules de la matière grasse entourent les protéines et les grains de l'amidon et
les isolent en s'opposant à la formation d'une masse cohésive et continue. Le corps gras
préalablement émulsifié contient de l’eau et de l’air sous forme d’inclusion qui, sous
l’action de la chaleur, se vaporisent et forment des vacuoles. Cette formation d’alvéoles,
secondant celles des poudres levantes ajoutées, confère au produit fini sa structure
alvéolaire (Kiger et Kiger, 1967); ce qui pourrait augmenter le volume massique du pain.
3.3.2.1 Justification de l’ajout de la gomme de xanthane
La gomme de xanthane est un hétéro-polysaccaride extracellulaire qui est produit par
la fermentation aérobique de xanthomonas campestris (Yoshida et Tanner, 1993). Elle est
constituée d’une unité penta-saccharidique contenant le D-glucose, D-mannose et l’acide
D-glucoronique dans les proportions molaires 2-2-1 partiellement acétylées et pyruvylées
(Jean-Luc et Bernard, 2000) (Figure 3. 5).
47
Figure 3. 5: Structure de la gomme de xanthane (Yoshida et Tanner, 1993).
Ce polymère est commercialisé sous forme d’une poudre obtenue par précipitation du
polysaccharide contenu dans le moût de fermentation à l’aide d’un solvant organique
polaire. Elle est principalement utilisée dans l’industrie alimentaire en tant qu’agent
épaississant, émulsifiant et stabilisant (Yoshida et Tanner, 1993). L’addition de la gomme
de xanthane a montré des effets significatifs sur la ténacité et l’extensibilité de la pâte et sur
l’acceptabilité sensorielle du pain (Shittu et al., 2009). Lazaridou et ses collaborateurs ont
étudié l’effet des hydrocolloîdes sur les paramètres rhéologiques de la pâte et la qualité du
pain. Ils ont prouvé que la gomme de xanthane a eu l’effet le plus prononcé sur les
propriétés viscoélastiques donnant des pâtes consistantes. Elle a été employée comme
substituant de gluten pour la fabrication du pain sans gluten (Lazaridou et al., 2007).
48
3.3.2 Étape 2 : Ajout du bicarbonate de sodium et d’huile de canola
Dans cette partie, deux variables indépendantes ont été ajoutées, soit l’huile de canola
(1, 2, 3%) comme substitut de la matière grasse solide et le bicarbonate de sodium (0.5 1,
1.5%) comme agent favorisant la formation d’une structure poreuse.
3.3.2.1 Justification de l’ajout du bicarbonate de sodium
Le bicarbonate de soude (bicarbonate de sodium, soda à pâte, baking soda) est la
substance chimique de levée la plus ancienne et la plus utilisée en boulangerie et pâtisserie.
Peu coûteux et facile à manipuler, ce levain chimique se vend à haute pureté alimentaire et
donne des produits de réaction sans saveur. Le dioxyde de carbone existe sous forme libre
ou à l’état d’ions, selon le pH et la température de la phase aqueuse de la pâte (Boudreau et
Ménard, 1992). Le bicarbonate de sodium, solide et impur, perd du dioxyde de carbone,
très faiblement à partir de 50°C mais plus fortement à partir de 70°C. Il s'agit de la réaction
inverse de dégradation. C’est cette particularité qui est exploitée en boulangerie pour
obtenir une structure poreuse (aérée) des produits après cuisson (Éq. 3.3).
2 NaHCO3 poudre chauffée → Na2CO3 solide + CO2 gaz + H2O gaz (Éq. 3.3)
Plus la température est élevée, plus un véritable dégazage de CO2 est constaté,
notamment à 100°C. Il est ainsi utilisé comme agent chimique levant de pâtes farineuses et
de divers gâteaux. Piégé dans le réseau élastique du gluten, protéine du blé permettant
d'obtenir une pâte à pain plastique et malaxable mécaniquement, ce gaz en expansion émis
par l'action différenciée des acides, augmente le volume de la pâte avant d'être évacué en
fin de cuisson. Il est converti en carbonate de sodium à 100°C (Éq. 3.4).
2 NaHCO3 poudre solide → Na2CO3 anhydre + H2O gaz + CO2 gaz (Éq. 3.4)
L’ajout de fruits acides ou du lait de beurre de culture dans la pâte favorise un plus grand
dégagement de dioxyde de carbone à l’état gazeux (Boudreau et Ménard, 1992) (Éqs. 3.5-
3.6).
NaHCO3→ Na+ + HCO-3 (Éq. 3.5)
HCO-3 + H
+→ CO2↑+ H2O (Éq. 3.6)
49
CHPITRE 4: RÉSULTATS ET DISCUSSION
4.1: Volet 1- Caractérisation de la pâte
Plusieurs paramètres caractérisant la pâte à la sortie du pétrissage et en cours ou en
fin de fermentation ont été déterminés à partir des méthodes présentées au chapitre
précédent et font l’objet d’une description avec une discussion subséquente dans le présent
chapitre.
4.1.1. Poussée volumique
La Figure 4.1 montre les variations de la poussée volumique des différentes pâtes
mises à l’étude. On observe sur cette figure que le pain témoin-2 qui est fait à base de riz
100% présente la valeur la plus faible de la poussée volumique après l’étuvage avec une
valeur de 66 ml et après la cuisson avec une valeur de 80 ml. Ce résultat exprime la
perméabilité élevée de sa pâte vis-à-vis du CO2 qui est dégagé au cours de la fermentation à
cause de l’absence du gluten dans la farine de riz. La poussée volumique du pain témoin-2
(100% riz) est suivie successivement par le pain de (riz + 3% PC), le pain de (riz + 9% PC)
et le pain de (riz + 6% PC) avec une légère différence entre les deux derniers. Le pain
témoin-1 qui était fait à base de farine de blé 100% présente une poussée volumique
suffisamment plus élevée après l’étuvage (105 ml) et la cuisson (135 ml). Ce résultat
montre que la quantité et la qualité des protéines de la farine favorisent le développement
des pains par la formation d’un réseau tridimensionnel stable. Ce réseau protéique est
capable de retenir le gaz carbonique qui s’est formé au moment de la fermentation de la
pâte et de former une structure alvéolaire assez régulière après l’expansion des gaz au
moment de la cuisson (Bellamy et Fould, 1988). Bien que la pâte à base de farine de riz ait
montré une performance plus faible par rapport à celle produite à base de la farine de blé,
l’ajout des protéines de canola à la formulation à base de riz a induit une amélioration
significative de la poussée volumique. Ceci pourrait probablement s’expliquer par la
capacité des protéines de canola à former un réseau qui est capable de retenir les gaz
produits aux cours de la fermentation. La formation de ce réseau protéique peut conférer à
50
la pâte une flexibilité qui lui permet de s’étendre suffisamment bien, ce qui est aussi
favorable à la rétention du gaz et de la vapeur d’eau au cours de la levée.
Figure 4. 1: Variation de la poussée volumique des pains, les valeurs représentent la
moyenne ± écart-type, n = 6.
4.1.2. Variation thermique au cours des étuvages
L’action de la levure dépend largement des conditions environnantes (température,
pH, teneur en eau, etc.). Par exemple, dans une plage de température entre 20 et 40°C, une
élévation de la température de la pâte de 1°C entraîne une augmentation de la vitesse de
fermentation de 8 à 12% selon le type de levure. En panification française, une température
de 22 à 24°C est maintenue pour la fabrication des baguettes contre des températures de 30
à 35°C pour la fabrication du pain de mie en moule (Chargelegue et al., 1994).
La Figure 4.2 montre un décalage des courbes de l’évolution thermique de la pâte au
cours des étuvages (fermentation) des pains sans gluten supplémentés avec les protéines de
canola. Toutes les courbes de la variation thermique présentent quartes phases, mais avec
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 mn (Avantétuvage)
30 mn (aprésétuvage)
48 mn (Aprés lacuisson)
Po
uss
ée v
olu
miq
ue
(ml)
Temps (min)
Pain de blé 100%
Pain de riz 100%
Pain de riz+ 3% PC
Pain de riz + 6% PC
Pain de riz + 9% PC
51
des valeurs différentes. La première phase montre une augmentation linéaire et rapide de la
température qui explique la fermentation des sucres simples qui sont facilement
fermentescibles (glucose et fructose) par les levures de boulangerie. Cette vois métabolique
oxydative est très énergétique et permet aux cellules d’avoir une importante multiplication
en aérobiose (respiration) grâce à l’apport d’air et la présence d’oxygène dissous dans l’eau
au cours du pétrissage (Éq. 4.1):
C6H12O6+ 6 O2 → 6 CO2↱+ 6 H2O + ΔE (668 kcal) (Éq. 4.1)
Glucose + Oxygène → Gaz carbonique + Énergie
Figure 4. 2: La variation thermique au cours des étuvages des pâtes, valeurs représentent la
moyenne ± écart-type, n = 6.
La production d’énergie au cours de la fermentation augmente de manière significative la
température des pâtes qui va jusqu’à 37.59°C dans le cas de la formulation à base de farine
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Var
iati
on
th
erm
iqu
e °C
Temps (min)
Pain de blé 100%
Riz + 3% PC
Pain de riz 100%
Pain de riz + 6% PC
Pain de riz + 9% PC
52
de blé 100% (témoin-1) et 36.10 ± 0.03°C pour les pains sans gluten, le témoin-2 (farine de
riz 100%) et les autres pains supplémentés avec les protéines de canola. Lors de la
fermentation panaire, on considère que le milieu est principalement anaérobique et que
95% des sucres consommés par la levure sont transformés en CO2 et en éthanol (Éq. 4.2):
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2↱ + ΔE (56 kcal) (Éq. 4.2)
Glucose → Éthanol + Gaz carbonique + Énergie
L’augmentation de la concentration en alcool (éthanol) au cours de la fermentation
auto-freine progressivement l’activité des levures, ce qui explique la phase de latence et la
stabilisation de la température dans la pâte. Par la suite, on distingue une chute de
température qui peut être expliquée par l’épuisement de l’énergie produite par les levures.
Le témoin-2 qui est du pain de riz 100% présente une chute de température à 29,56°C, très
avancée, au bout de 65 min, suivi par la chute de température du pain de riz + 3% PC 30
min plus tard, à 27.56°C et 40 min plus tard pour deux autres pains sans gluten qui sont
aussi supplémentés avec des protéines de canola dont la température a baissé à 30.06
± 0.05°C après 40 min dans l’étuve de fermentation. La dernière chute de température qui
a été remarquée est celle du témoin-1 (pain de blé 100%) à 32.58°C après 50 min
d’étuvage. Une autre augmentation de température est remarquée dans tous les pains, ce qui
peut être expliqué par la consommation du maltose par les levures et qui est issue de
l’amylolyse de l’amidon qui a subi une hydrolyse par les enzymes α et β-amylases de la
farine. Ce sucre pénètre dans la levure grâce à la maltperméase. Il est ensuite hydrolysé en
glucose par la maltase de la levure. Le même phénomène de fermentation de la première
phase se répète alors.
4.1.3. Mesure du pH
La fermentation, étape spécifique aux produits de panification, qui se caractérise par
l’obtention d’une pâte acide, a pour rôle d’enrichir la pâte en dioxyde de carbone. La
fermentation provoque une perte en matière totale (de l’ordre de 2 à 3%) par la
transformation des sucres en alcool et en acide carbonique (Chargelegue et al., 1994). Cette
acidité améliore la qualité gustative des pains. Le Tableau 4.1 montre une légère
53
diminution du pH dans toutes les pâtes au cours de la fermentation du dernier étuvage du
pain en moule. Il n’y a pas des grandes différences significatives entre les taux de
diminution des pH des différents échantillons. L'addition de différents pourcentages de
protéines de canola n'a pas affecté significativement la diminution du pH. Comme prévu,
les valeurs de pH ont diminué de manière normale dans les différentes pâtes.
Tableau 4.1 : Valeurs expérimentales du pH des pâtes, les valeurs représentent la
moyenne ± écart-type, n = 6
4.1.4. Variation thermique au cours de la cuisson et refroidissement
La Figure 4.3 montre les courbes d’évolution de la température des pains au cours de
la cuisson et du refroidissement. On y remarque que les courbes restent toutes très voisines
les unes des autres tout au long de la cuisson et de la phase de refroidissement. Durant les
premières minutes de cuisson, on constate que la température de la pâte est constante avec
une valeur moyenne de 34.58 ± 2.79°C. Il s’agit probablement du temps nécessaire pour
que l’échange thermique entre le four et l’intérieur de la pâte s’établisse. Cette étape est
suivie par une augmentation linéaire et rapide de la température qui débute 5 min après
l’enfournement des produits et se termine après 18 min. Au-delà de 80°C, sous l'effet de la
chaleur et de l'humidité, les sucres localisés à la surface du pain caramélisent. Une partie de
l'eau contenue dans le pain s'évapore pour donner une croûte résistante et une mie non
collante. La réaction de caramélisation (réaction de Maillard) est le résultat de la réaction
des sucres (simples et complexes) avec les fonctions amines des protéines. Ce phénomène
est accentué par la présence d’eau et de chaleur. La température maximale atteinte à
Pain de blé
100%
Pain de riz
100%
Pain de riz +
3% PC
Pain de riz +
6% PC
Pain de riz +
9% PC
pH avant
étuvage
8.64 ± 0.04
8.87 ± 0.52
8.62 ± 0.02
8.62 ± 0.03
8.61 ± 0.05
pH après
étuvage
8.59 ± 0.06
8.58 ± 0.12
8.61 ± 0.02
8.61 ± 0.03
8.61 ± 0.02
54
l’intérieur du pain est de 95.31 ± 0.47°C. Une fois la mie atteint cette température, tous les
processus physiques tels que l’évaporation et la coagulation des protéines sont maximisés.
Ces résultats sont cohérents avec les résultats décrits par (Chhanwal et al., 2011) sur le
processus de cuisson du pain. Dans le cas du pain de riz 100%, la température maximale est
atteinte avant les autres pains; ce qui nous laisse conclure que, plus la teneur en protéines
augmente plus le temps nécessaire pour atteindre la température maximale est tardive. Ce
phénomène est probablement lié à coagulation complète des protéines qui nécessite un
certain temps pour se réaliser.
Figure 4. 3: Variation thermique au cours de la cuisson et refroidissement des pains
obtenus; les valeurs représentent la moyenne ± écart-type, n = 6.
0
20
40
60
80
100
120
Var
iati
on
th
erm
iqu
e °
C
Temps (min)
Pain de blé 100%
Pain de riz 100%
Pain de riz + 3% PC
Pain de riz + 6% PC
Pain de riz + 9% PC
55
4.2. Volet 2- Caractérisation des pains obtenus
L’aptitude des formules mise à l’étude dans ce projet à la panification était étudiée
par l’essai de panification qui reste le moyen le plus garanti permettant de tirer des
conclusions confirmatives sur la valeur boulangère d’une farine (Feillet, 2000). Un beau
pain se caractérise par sa couleur, son volume massique important, son odeur, son goût et
son comportement à la mastication.
Après 60 min de la sortie du four, les pains obtenus ont été caractérisés selon plusieurs
critères :
qualité sensorielle (couleur, odeur et texture) des pains et mies;
perte d’eau au cours de la cuisson;
volumes massiques des pains obtenus;
teneur en protéines totale.
Les tests de panification ont donné des pains avec différentes couleurs, volumes
massiques, structures alvéolaires des mies et différentes teneurs en protéines.
4.2.1. Perte d’eau au cours de la cuisson
La Figure 4.4 montre les valeurs de la perte d’eau au cours de la cuisson. La valeur la
plus faible de la perte est de 7.40% d’eau marquée dans le cas du pain de riz 100% (témoin-
2). Ceci peut-être expliqué par sa teneur très élevée en eau et qui est conservée dans sa mie
après la cuisson. C’est en raison de la capacité de l’amidon de lier des grandes quantités
d’eau qui restent emprisonnées à l’intérieur du pain et qui contribuent au phénomène de
gélatinisation de l’amidon durant la cuisson. L’ajout des protéines de canola dans les pains
de riz sans gluten a augmenté la perte d’eau d’une manière significative et qui varie de 7.40
à 11.89% d’eau. Ceci pourrait s’expliqué par le fait qu’en augmentant la teneur en
protéines, l’amidon a plus de mal à lier l’eau présente dans la pâte. C’est en partie à cause
de la compétition des protéines de canola pour l’eau vue leur importante solubilité dans
celle-ci, ce qui facilite donc leur liaison avec l’eau. Une partie de l'eau contenue dans le
pain s'évapore pour une croûte résistante et une mie non collante. Le pain de blé 100%
(témoin-1) présente la plus grande perte d’eau.
56
Figure 4. 4: Valeurs expérimentales de la perte d’eau à la cuisson; les valeurs représentent
la moyenne ± écart-type, n = 6.
4.2.2. Volume massique
Les Figures 4.5-4.6 montrent le volume massique des pains expérimentaux. Ce
critère est extrêmement important en boulangerie, car le volume du pain est un attribut
crucial qui influence son acceptabilité par le consommateur. Il est fortement influencé par
la quantité de gaz retenu par la pâte. Plus la capacité de rétention de gaz de la pâte est
élevée, plus est important le volume du pain final (Balla et al., 1999). Les Figures 4.5-4.6
montrent que la valeur la plus faible du volume massique est celle du témoin-2 (pain de riz
100%) qui est de 1.417 cm3/g. Le volume massique du pain de (riz + 6% PC) est clairement
plus élevé avec une valeur de 1.736 cm3/g comparativement à tous les autres pains sans
gluten produits par la combinaison de la farine de riz avec des protéines de canola. Il est
suivi de celui du pain (riz + 9% PC) qui a une valeur du volume massique de 1.683 cm3/g.
Le pain témoin-1 de farine de blé 100% présente un volume massique plus élevé que tous
12,394
7,401
8,143
11,141
11,896
0
2
4
6
8
10
12
14
Pain de blé Pain de riz Pain de riz+ 3%PC
Pain de riz+ 6%PC
Pain de riz+ 9%PC
Per
te d
'eau
à la
cu
isso
n (
%)
57
les autres pains avec une valeur de 2.518 cm3/g. Une corrélation positive et significative a
été trouvée entre la teneur en protéines de canola et le volume massique des pains sans
gluten, ce qui signifie que la teneur en protéines totales exerce une influence considérable
sur le développement du volume massique du pain (Feillet, 2000). La valeur importante du
volume massique notée dans le cas des pains de riz + 6% PC et celui de 9% PC peut être
expliquée par la richesse de la farine supplémentée en protéines de canola. D’après les
résultats de l’essai de panification, on peut conclure que le pain obtenu à partir de la farine
de blé 100% (témoin-1) offre une très grande satisfaction, car il présente un volume
massique suffisamment élevé, une mie bien développée et une structure alvéolaire fine et
régulière. Le pain à base de farine de riz additionnée de 6% de protéines de canola a
également montré une nette amélioration de son volume massique et de sa structure
alvéolaire en comparaison avec le pain de riz 100%. Ceci pourrait ouvrir une voie pour
satisfaire les consommateurs de pain sans gluten.
Figure 4. 5: Volumes massiques des pains obtenus (cm3/g), valeurs représentent la
moyenne ± écart-type, n = 6.
2,518
1,417
1,5971,736 1,683
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Pain de blé Pain de riz Pain de riz+ 3%PC
Pain de riz+ 6%PC
Pain de riz+ 9%PC
Vo
lum
e m
assi
qu
e(c
m3/g
)
58
Figure 4. 6: Vue générale des coupes longitudinales des pains obtenus; les valeurs
représentent la moyenne ± écart-type, n = 6.
Selon (Calvel, 1984), le gaz carbonique produit au cours de la fermentation des pains
de blé tendre s’accumule pour exercer une pression interne sur le réseau tridimensionnel
imperméable du gluten, ce qui permet à la pâte de lever en maintenant une structure
externe. Dans le travail de (Chargelegue et al., 1994), les auteurs expliquent ce phénomène
par la prise de force de la pâte qui correspond à une réduction de la ténacité du gluten
associée à une augmentation de sa résistance élastique. Une fois la pâte fermentée est mise
au four, (Feillet, 2000) souligne que le volume du pain augmente brutalement par la
dilatation des gaz contenues dans les alvéoles, ensuite progressivement jusqu'à ce que les
levures sont inactivées aux alentours de 55°C et les enzymes (surtout l’α-amylase) à 70°C.
Quant à l’amidon, il devient gélatinisé à une température de 65-80°C. Les protéines
thermorigidifient à 70-90°C. La dilatation des gaz continue au-dessus de 70°C dans la
mesure où les contraintes exercées par la pâte ne s’opposent pas à leur expansion, même si
la mie ne commence à se figer qu’à une température de 100°C. De ce fait, nous pouvons
conclure que l’absence totale des protéines formant un réseau imperméable de gluten dans
la farine de riz peut être la cause principale de l’échappement du gaz carbonique au cours
59
de la fermentation et de la cuisson. Par conséquent, les pains cuits sont très peu développés
et leurs mies sont compactes et entassées. Les faible quantité et qualité des protéines de la
farine de riz seraient responsables de la faible rétention gazeuse de ces pâtes conduisant à
l’obtention d’un pain de bas volume massique et d’une mie de structure compacte (HE et
Hoseney, 1991). L’addition des protéines de canola au niveau des formulations mises
l’étude a nettement favorisé le développement du volume du pain et a donné une meilleure
coloration de la croûte.
4.2.3. Couleur
La couleur est l’un des premiers aspects qui attirent l’attention du consommateur.
Dans ce projet, la mesure de la couleur du pain a été réalisée à l’œil nu et à l’aide d’un
colorimètre. Les mesures de couleur ont été prises à sur la croute (à l’extérieur) et sur des
coupes longitudinales du pain (Figure 4.7). Le pain témoin-1 fait de farine de blé 100% a
montré une très grande satisfaction en termes de couleur et répondait à toutes les exigences
organoleptiques du pain. Il présentait une croûte lisse avec une belle coloration brillante,
fine et croustillante et une mie bien développée de couleur blanche crème qui est la couleur
la plus appréciée des consommateurs. La mie avait une structure alvéolaire fine, de forme
régulière, volumineuse et dense avec une distribution homogène. Concernant les pains
obtenus à partir des formulations sans gluten; à savoir le pain à base de la farine de riz
100% ou avec l’ajout des protéines de canola, c’est le pain de riz + 6% de protéines de
canola (PC) qui présente l’aspect extérieur le plus apprécié avec une croûte bien cuite
brunâtre mais fissurée, tandis que le pain témoin-2 de (riz 100%) présentait une croûte à
section plate et de couleur blanchâtre apparaissant insuffisamment cuit et fissurée. Le pain
de riz + 3% de protéines de canola présentait, quant à lui, une croûte fissurée d’une couleur
intermédiaire entre le pain 100% riz et le pain de riz + 6% PC. Pour ce qui est du pain de
riz + 9% PC, on a observé une couleur brunâtre très sombre avec une croûte fissurée. En ce
qui concerne l’aspect interne des pains, la mie du pain de riz 100% présentait une couleur
très blanche et une texture compacte, entassée et collante avec peu de petites alvéoles. La
mie du pain de riz + 3% PC avait une structure hétérogène plus au mois serrée dans
certaines régions avec des cellules gazeuses mal dispersées. Sa couleur crème était
légèrement semblable à celle du témoin-1 (blé 100%). Pour ce qui est de la mie du pain de
riz + 6% PC, elle présentait un aspect extérieur le plus apprécié avec une structure
60
alvéolaire régulière, volumineuse, avec une couleur brunâtre, alors que la mie du pain de riz
+ 9% PC présentait presque la même structure alvéolaire de cette dernière mais avec une
couleur plus sombre que celle du pain de riz additionné de 6% de protéines de canola.
Figure 4. 7: Photos des pains obtenus et leurs mies.
61
Toutes les surfaces des pains de riz sans gluten, soit le témoin-2 pain (riz 100%) ou les
autres pains supplémentés par les protéines de canola, présentaient une croûte fissurée. Cela
pourrait être dû aux interactions qui se développent entre l’amidon et les protéines de
canola, ce qui pouvait modifier les propriétés de la pâte et la rendre perméable sous la
pression gazeuse provoquant ainsi l’effondrement des cellules de gaz et la fissure de la
surface des croûtes pendant la cuisson au four. Finalement, l’intensité de la couleur (croûte
et mie) et la structure alvéolaire augmentent avec l’augmentation de la quantité des
protéines de canola (Calvel, 1984). Les tests colorimétriques confirment la variation de la
couleur entre les pains obtenus et les leurs mies respectives (Tableau 4.2).
4.2.4. Mesure colorimétrique de la croûte et de la mie
Les mesures colorimétriques des croûtes des pains et de leurs mies sont des
paramètres importants pour la précision de leur couleur et confirment les observations à
l’œil nu. Le Tableau 4.2 montre que le pain témoin-2 (riz 100%) présente la valeur la plus
élevée de luminance, exprimée par le paramètre L*, tant pour la croûte que pour la mie, ce
qui explique sa couleur très blanche qui le distinguait des autres pains. Cependant, la valeur
du paramètre L* a nettement, mais progressivement, diminué jusqu’à ce qu’elle a atteint un
niveau très bas qui correspondait à la valeur L* du pain de riz + 9% PC et ce après l’ajout
des protéines de canola dans les trois autres pains sans gluten. Ce résultat signifie que
l’apparition de la couleur foncée dans la croûte est effectivement due à la couleur très
foncée et sombre de la poudre des protéines de canola en milieu aqueux. Pour ce qui est de
la valeur de L* de la croûte du pain témoin-1 (blé 100%), elle se situe entre celles des pains
de riz + 3% PC et de riz + 6% PC. Pour ce qui est de la mie, la valeur du paramètre L* de la
mie du pain témoin-2 (riz 100%) est proche du L* de la mie du pain de riz+ 3% PC. Le
paramètre a* désigne la balance entre le vert (si valeur négative) et le rouge (si valeur
positive). Des valeurs négatives ont été obtenues pour tous les pains et les mies à
l’exception du pain à base de farine de riz additionnée de 9% de protéines de canola (PC)
qui a présenté un décalage vers des valeurs positives, tant pour la croûte que pour et la mie.
Le paramètre b* désigne la balance entre le bleu (si valeur négative) et le jaune (si valeur
positive). Pour ce paramètre, tous les échantillons (croûtes et mies) ont été caractérisés par
une prédominance du jaune L’augmentation de pourcentage des protéines de canola dans la
formulation du pain a provoqué une élévation considérable du paramètre b*. La valeur la
62
plus élevée qui a été enregistrée était celle du pain de riz + 9% PC, tandis que la valeur la
plus faible était celle du pain témoin-2 (riz 100%). Finalement, l’indice de brunissement
BI* présente une augmentation significative pour les surfaces des pains sans gluten
supplémentés par les protéines de canola. Le pain de riz+ 9% PC présentait la valeur la plus
élevée (25.20 ± 0.001) en raison de sa couleur très sombre et foncée, tandis que le pain
témoin-2 (riz 100%) était caractérisé par une valeur de BI* la plus faible (1.29 ±0.001); ce
qui explique sa couleur blanchâtre. Ces résultats ont montré que l’incorporation des
protéines de canola dans la formulation de pain sans gluten à base de farine de riz, à des
pourcentages croissants, provoquait une augmentation significative du paramètre BI*.
Tableau 4.2: Valeurs moyennes expérimentales des paramètres de couleur des pains
obtenus et leurs mies; les valeurs représentent la moyenne ± écart-type, n = 6
Blé 100% Riz 100% Riz + 3% PC Riz + 6% PC Riz + 9% PC
Croûte Mie Croûte Mie Croûte Mie Croûte Mie Croûte Mie
L*
106.21
± 2.91
84.36
± 1.86
108.2
± 2,85
98.90
± 1.73
100.68
± 1.85
82.24
± 1.16
68.94
± 3.68
70.28
± 1.93
66.47
± 4.95
61.02
± 1.80
a* -3.27
± 1.93
-1.04
± 0.16
-0.67
± 0.20
-0.86
± 0.13
-1.16
± 0.59
-0.31
± 0.16
-1.71
± 1.20
-2.00
± 0.18
8.64
± 1.49
0.80
± 1.11
b* 8.60
± 2.38
8.80
± 0.43
1.91
± 1.63
0.52
± 0.57
2.74
± 2.46
8.02
± 1.43
12.21
± 2.30
12.66
± 0.53
13.27 ±
0.27
13.40±
0.68
BI* 5.95
± 0.03
𝟗. 𝟖𝟑
± 0.01
1.29
± 0.01
-0.10
± 0.01
1.85
± 0.02
9.73
± 0.01
17.15
± 0.03
17.22
± 0.03
34.82±
0.02
25.20±
0.01
63
4.2.5. Teneur en protéines totales du pain
La teneur en protéines des farines exerce une influence considérable sur les propriétés
viscoélastiques des pâtes et sur la qualité du pain final (Feillet, 2000). C’est aussi un
paramètre important sur le plan nutritionnel, en particulier, puisque les céréales
représentent une part importante dans la ration alimentaire de toutes les populations du
monde. La teneur en protéines totales de chaque pain est présentée à la Figure 4.8.
Figure 4. 8: La teneur en protéines des cinq formules de l’étude, valeurs représentent
moyenne ± écart-type, n = 6.
La valeur la plus élevée des protéines totales est observée pour le pain à base de
farine de riz + 9% de protéines de canola avec une teneur moyenne de 10.45 ± 0.22%; ce
qui pourrait justifier leur utilisation comme additif en boulangerie afin d’améliorer la valeur
nutritionnelle des produits sans gluten à base de farine de riz. La comparaison de la teneur
en protéines des trois formules à l’étude, soit le pain de riz +3% PC, le pain de riz +6% PC
et le pain de riz +9% PC avec celle à base de farine de riz 100% a permis de constater que
l’incorporation des protéines de canola dans la formulation de pain à base de farine de riz à
47,728
14,529
7,909 7,5733 8,354 9,602 10,453
0
10
20
30
40
50
60
Protéines decanola
(concentrat)
Pain de blé Farine de riz Pain de riz Pain de riz+3% PC
Pain de riz+6% PC
Pain de riz+9% PC
Po
urc
en
tage
de
s p
roté
ines
64
sensiblement changé la teneur en protéine du produit final. La formulation de pain de riz
+3% PC a montré une augmentation de 1.10 fois de protéines totales que celle de farine de
100%, de 1.26 fois pour le pain de riz + 6% PC et de 1.38 fois pour la formule de pain de
riz + 9% PC. La farine de riz qui est à la base de chaque formule a montré le niveau le plus
faible de teneur en protéines par apport à toutes les autres formulations. L’incorporation des
protéines de canola a provoqué une augmentation de l’apport protéique des pains sans
gluten, ce qui en fait un supplément adéquat dans l’optique de satisfaire les apports
recommandés en protéines pour les personnes atteintes de la maladie cœliaque. À ces
avantages, de la supplémentation s’ajouterait l’amélioration des propriétés rhéologiques et
panifiables des pâtes sans gluten résultantes de l’ajout des protéines de canola dans une
formulation de pain à base de farine de riz, en vue de développer des produits de
boulangerie sans gluten. Les résultats obtenus sont en accord avec ce qui est rapporté dans
la littérature. En effet, la teneur en protéines totales de la farine de blé qui était utilisée
dans ce projet était de 14.52 ± 0.44% ce qui correspond à la teneur en protéines des farines
de boulangerie dont la variation se situe entre 7 à 15% (Godon et Guinet, 1994;
Granvoinnet et Pratx, 1994). Au-dessous du seuil minimal de 7%, la panification devient
impossible (Colas, 1998). Quant aux protéines dans la farine de riz, elles représentent une
valeur moyenne de 7.90 ± 0.44% qui se situe également dans l’intervalle rapporté par
(Mohtadji-Lamballais, 1989).
4.2.6. Analyse de la texture
Le Tableau 4.3 montre les résultats obtenus pour l’analyse du profil de texture des
différents pains mis à l’étude dans ce projet. Les paramètres qui ont été sélectionnés sont la
fermeté de la mie, sa cohésion, son élasticité, son adhésion et sa masticabilité, son pouvoir
gommant et sa résilience. Ces paramètres sont les mieux adaptés pour exprimer la sensation
en bouche qu’un consommateur éprouve en mangeant une tranche de pain. Les données
obtenues montrent clairement que tous les paramètres évalués ont été significativement
affectés par le type de matrice de base et le taux de substitution de la farine de riz par des
protéines de canola (p < 0.001).
65
Tableau 4.3: Valeurs moyennes expérimentales des paramètres de la texture des
pains obtenus; les valeurs représentent la moyenne ± écart-type, n = 6
Type de pain Ferm. Cohé. Élas. Adhé. Mast. Gomm. Rési.
Blé 100% 17.33 ±
1.64
0.72 ±
0.06
1.03 ±
0.07
-0.08 ±
0.01
12.58 ±
1.56
12.52 ±
1.02
0
,
5
1
± 0.04
Riz 100% 22.95 ±
2.017
0.68 ±
0.29
0.94 ±
0.02
-0.01 ±
0.01
19.26 ±
7.88
13.18 ±
1.77
0.47 ±
0.01
Riz+ 3% PC 18.20 ±
1.07
0.71 ±
0.07
1.05 ±
0.23
-0.01 ±
0.01
13.76 ±
2.46
16.64 ±
1.74
0.51 ±
0.051
Riz+ 6% PC 11.63 ±
1.35
0.72 ±
0.04
1.05 ±
0.22
-0.02 ±
0.02
8.71 ±
2.52
8.24 ±
0.75
0.52 ±
0.03
Riz+9% PC 9.08 ±
0.75
0.73 ±
0.05
1.12 ±
0.29
-0.07 ±
0.01
6.06 ±
0.92
6.40 ±
0.96
0.52 ±
0.04
Ferm : Fermeté. Cohé : Cohésien. Élas : Élasticité. Adhé : Adhérence. Mast : Masticabilité. Gomm : Capacité
gommante. Rési : Résilience.
On y observe que le pain témoin-2 (riz 100%) présente la valeur la plus élevée de la
fermeté (dureté) comparativement aux autres pains supplémentés avec des protéines de
canola ainsi qu’à celui fait de farine de blé 100%. Les résultats obtenus ont montré que
l’ajout des protéines de canola à la farine de riz a permis de diminuer la dureté du produit
final et que, de façon générale, l’augmentation de la quantité des protéines de canola
introduite dans la farine de riz a rendu les pains moins durs que le témoin-2 fait à base de
farine de riz 100%. Contrairement aux protéines conventionnellement utilisées dans des
formulations de pain sans gluten qui donnent une texture dure, les protéines de canola
rendent le produit plus moelleux. En effet, l’ajout de protéines de soya ou de blanc d’œuf a
entraîné une réduction significative des fonctionnalités de la pâte (Crockett et al., 2011).
Dans le travail rapporté par Crockett et al. (2011), des formulations sans gluten ont été
additionnées de protéines de soya et de blanc d’œuf pour améliorer leur qualité. Pour
66
déterminer la capacité de ces protéines à remplacer l’hydroxypropylméthylcellulose
(HPMC), des protéines de soja ont été ajoutées à 1, 2 et 3%, alors que des blancs d’œuf ont
été ajoutés à 5, 10 et 15 %. Les pâtes ont été analysées en utilisant des techniques
rhéologiques. Les pains cuits au four ont été mesurés pour le volume massique et la
résistance à la traction. Les auteurs ont rapporté que l'addition des protéines de soja et des
blancs d'œufs a réduit la stabilité de la pâte en supprimant la fonctionnalité du HPMC, ce
qui réduit l'eau disponible et affaiblit les interactions du HPMC avec la matrice d'amidon.
En conséquence, la stabilité de la mousse qui s’est formée dans la pâte a été
significativement réduite.
Dans cette étude, nous avons observé que la masticabilité est fortement influencée par
la fermeté des pains (Boursier, 2005). L’ajout des protéines de canola à la formulation de
riz a induit une amélioration de la cohésion, de l’élasticité, de la capacité gommante et de la
résilience des pains par rapport au témoin-2 fait à base de farine de riz 100%. Cela pourrait
s’expliquer par la participation des protéines de canola à la formation d’un réseau protéique
entraînant la création de ponts disulfures (liaisons covalentes) intra et inter moléculaires qui
s’associent aux constituants de la pâte pour former une structure plus développée se
rapprochant de celle obtenue avec une farine de blé qui contient du gluten (Meredith,
1964). En même temps, il a été observé que l’adhérence des pains diminue avec
l’augmentation des protéines de canola dans la formulation. Le pain témoin-2 (pain de riz
100%) présente la valeur la plus élevée de l’adhérence, ce qui peut être expliqué par sa
teneur très élevée en eau qui est restée prise dans sa mie après la cuisson en raison de la
capacité de l’amidon de lier des grandes quantités d’eau. En effet, une mie d’un pain
humide est responsable de la propriété texture indésirable de l'adhérence. Quant à la valeur
la plus faible de l’adhérence de la mie, c’était celle du témoin-1 (blé 100%), ce qui
concorde avec ses bonnes propriétés texturales. Finalement, les résultats obtenus sur
l’analyse de la texture du pain final ont montré que les propriétés texturales des pains à base
de farine de riz ont été positivement influencées par l’incorporation des protéines de canola
à différents pourcentages. Les résultats ont également montré une diminution de la fermeté,
de la masticabilité et de l’adhérence ainsi qu’une amélioration de la cohésion et de
l’élasticité des pains sans gluten.
67
4.3. Volet 3- Modélisation mathématique de l’effet des protéines
de canola sur le pain à base de farine de riz
Le pain est un milieu complexe dans lequel ont lieu de nombreux phénomènes
physiques et chimiques. Le milieu étudié est constitué de trois phases : la phase solide, la
phase liquide (eau) et la phase gazeuse composée de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone
issu de la fermentation de la pâte sous l’action des levures de boulangerie. Les principaux
mécanismes de transfert de matière au sein du milieu étudié font intervenir les phénomènes
de diffusion (sous forme liquide et vapeur), les phénomènes de transfert de matière par
capillarité et le transfert de masse dû aux gradients de température. Pour ce qui est du
transfert de chaleur, il est principalement dominé par la convection (à l’extérieur) et la
conduction à l’intérieur du pain. Le comportement thermo-hydrique du matériau est alors
décrit à partir des équations de conservation de la masse et de l’énergie, complétées par les
lois de diffusion (Nicolas et al., 2010) (Figure 4.9).
Bilan de masse
𝜕𝑊/𝜕𝑡 = ∇∙ (𝐷∙∇𝑊) (Eq. 4.3)
𝑊 = teneur en eau (liquide ou vapeur), kg. kg-1
𝑡 = temps, s
𝐷 = coefficient de diffusion dans l’air, m2 s-1
Le déplacement des molécules d’eau à l’intérieur de la matrice dépend de l’intensité de la
convection.
−𝐷∙∇𝑊 = 𝑘𝑔∙ [(𝑃𝑠∙𝑇𝑠) − (𝑃∞∙𝑇∞)] (Eq. 4.4)
𝑘𝑔 = corrigé coefficient de transfert de masse, kg Pa -1 m -2 s
𝑃𝑠 = pression (solide ou surface), Pa
𝑃∞ = pression (ambiante), Pa
𝑇𝑠 = Température (solide ou surface), K
𝑇∞ = Température (ambiante), K
68
𝑃𝑠 = 𝑎𝑤∙𝑃𝑠𝑎𝑡∙𝑇𝑠
𝑃𝛼 = 𝑅𝐻∙𝑃𝑠𝑎𝑡∙𝑇𝛼
𝑎𝑤= activité d’eau
𝑃𝑠𝑎𝑡= pression (saturée), Pa
𝑅𝐻= humidité relative, %
Bilan thermique
𝜌∙𝐶𝑝∙ (𝜕𝑇/𝜕𝑡) = ∇∙ (𝑘∙∇𝑇) (Eq. 4.5)
𝜌 = Densité, kg m -3
𝐶𝑝= chaleur spécifique, J kg -1 K -1
𝑘= conductivité thermique, W m -1 K -1
En acceptant les conditions limites suivantes :
Le mode de transfert thermique à l’intérieur de la matrice se fait par conduction (Buré et
al.) :
−𝑘∙∇𝑇 = ℎ∙ (𝑇𝑠−𝑇∞) + 𝜀∙𝜎∙ (𝑇𝑠4−𝑇∞
4) (Eq. 1.6)
ℎ = coefficient de transfert de chaleur, W m -2 K -1
𝜀 = émissivité
𝜎 = Stefan-Boltzmann, 5,67 × 10 -8 W m -2 K -4
À l'interface air/pain, le flux massique d'évaporation est égal à la somme des flux de liquide
et de vapeur, la pression correspond à la pression atmosphérique, la surface du pain reçoit
deux apports d’énergie (par convection et par rayonnement) et la contrainte normale prend
la valeur de la pression atmosphérique (Nicolas et al., 2010).
- n. (n l + n v) = Fm (Eq. 4.7)
𝑃g = 𝑃atm
n = viscosité dynamique, Pa. s
l = liquide
v = vapeur d’eau
Fm= flux masse évaporé, kg. m-2. s-1
69
Fourier apparente la conduction de la chaleur à l’écoulement d’un fluide qui a lieu des
régions chaudes vers les régions froides et dont les seules manifestations dans la matière se
traduisent par des variations de la température.
En tenant compte des dimensions du plat de cuisson et en considérant ce dernier comme un
mur homogène d’épaisseur L, de section S, de conductivité thermique 𝑘 dont la face en x =
0 est maintenue à la température T1 et la face en x = L à la température T2 (Roux, 2006).
Figure 4. 9 : Le flux de chaleur qui traverse un mur homogène (Roux, 2006).
Le flux de chaleur f (W) qui traverse ce mur est :
f = - 𝑘. S. (dT/dx) (Eq. 4.8)
f = flux de chaleur, W
𝑘= conductivité thermique, W m -1 K -1
S = Section, m2
dT/dx = gradient de température, K. m-1
La répartition de la température est linéaire :
T(x) = - [(T1-T2)/L]. x + T1 (Eq. 4.9)
Le gradient de température est alors constant :
dT (x) / dx= - (T1-T2) / L (Eq. 4.10)
f = (𝑘.S / L) (T1-T2) (Eq. 4.11)
70
L= épaisseur, m
La conductivité thermique comprend le mécanisme d’évaporation-condensation et a été
définie en fonction de la température (Purlis et Salvadori, 2010). Puisque dans la présente
étude la température maximale était inférieure à 100°C, on peut la calculer à partir de
l’équation suivante :
𝑘 (T) = 0.9/ [1+ exp [-0.1 (T-353.16)]] + 0.2 si T ≤ 100 °C (Eq. 4.12)
Le pain est un matériau en constante évolution lors de sa cuisson. Les pores, de taille
nanométrique en début de cuisson, voient leur dimension augmenter jusqu’à atteindre la
taille millimétrique en fin de cuisson. La porosité est un paramètre important et elle dépend
de la pression de gaz et des propriétés rhéologiques du pain (Grenier et al., 2008).
[h / (1- e)] [𝜕e / 𝜕t] = 𝑃g - 𝑃atm (Eq. 4.13)
𝑃g = pression (gaz), Pa
𝑃atm = pression (atmosphère), Pa
e = porosité
Le phénomène de gélatinisation de l'amidon peut être non seulement utilisé comme indice
de cuisson minimum dans le processus de cuisson industrielle afin de connaitre le temps
nécessaire de la cuisson des pains (Zanoni et al., 1995a; Zanoni et al., 1995b), mais aussi
donne au pain sa structure finale et détermine son profil organoleptique (Zanoni et al.,
1991). Le degré de gélatinisation est décrit par l’équation suivante :
1-α = exp (-k t) (Eq. 4.14)
où k = constante de la vitesse de la réaction.
Selon la loi d’Arrhenius, la constante de vitesse de la réaction dépend de la température et
peut s’écrire sous la forme suivante :
k = A exp (-Ea / R*T) (Eq. 4.15)
où :
71
Ea = Énergie d’activation calculée sur la base des données par colorimètre différentielle à
balayage;
A= 2.89.103s-1
T = température de la réaction en kelvin;
R = constante des gaz parfaits= 8.314 J⋅K-1⋅mol-1
On peut calculer la vitesse de cette réaction chimique produite par les protéines au cours de
la cuisson et l’écrire sous la forme suivante :
V*= K*. tα. Tβ (Eq. 4.16)
En supposant que la constante de la vitesse de cette réaction chimique produite par les
protéines au cours de la cuisson est égale à la constante de vitesse de la réaction obtenue
par la loi d’Arrhenius. On peut écrire le suivant V*= k.
Tableau 4.4 : Régression linéaire de la vitesse de la réaction en fonction de la
température interne de la meilleure formule (pain de riz + 6%PC)
La valeur de k a été variée en fonction de la température interne de la pâte au cours de
la cuisson de la meilleure formule obtenue dans la première étape du projet, à savoir pain
de riz + 6% PC.
K* : Constante (Coefficient quantitatif proportionnel à la concentration des protéines).
72
Temps t0 = 0 min t1=18 min
Concentration des protéines 7.9097% 9.6027%
K* peut être calculée par une simple équation y = a+ bX
K* = a = 0.0940
V* : Constante de la vitesse de la réaction produite par les protéines.
T : Température de la cuisson, K.
t : Temps de la cuisson, s.
Afin d’exprimer les valeurs de α et β qui sont des coefficients relationnels entre la vitesse
de la réaction des protéines, le temps et la température respectivement, l’équation
suivante peut être résolue: y = b0 + b1X1. (Eq. 2)
Soit la réponse Yi = b0 + b1Xi1 obtenue par une régression linéaire est égale au logarithme
de la constante de la vitesse de la réaction des protéines (Tableau 4.4 et Annexe 6) :
À partire de (Eq. 4.16) et de V*= k, on obtient le suivant :
ln k = ln K* + ln tα + ln Tβ
b0 + b1Xi1 = ln K*+ ln tα + ln Tβ (Eq. 3)
b0 + b1Xi1 = ln K*+ α ln t + β ln T (Eq. 4)
ln k = b0 + b1 ln t
b1 = α= 5.3442
b0 = -18.583
b0 = ln k* + β ln T (Eq. 5)
β = (b0 - ln k*)/ ln T (Eq 6)
β = -3.004
On obtient l’équation finale :
y = -18.583 + 5.3442X (Eq. 7)
Finalement, la constante de vitesse de la réaction produite par les protéines incorporées peut
s’écrire sous la forme suivante :
V*= 0.094. t5.3442. T-3.004 (Eq. 8)
73
4.4. Volet 4- Amélioration de la meilleure formule obtenue dans
la première étape
Dans cette partie, une série d’essais a été réalisée afin d’améliorer le volume massique de la
meilleure formulation obtenue dans la première étape. Cette partie contient deux étapes :
4.4.1. Étape 1 : Ajout de gras et de gomme xanthane
Deux variables indépendantes ont été ajoutées: gras (1, 2, 3%) et gomme de xanthane (0.5,
1 1.5%).
4.4.2. Effet sur le volume massique
Figure 4. 10: Volumes massiques des pains obtenus (cm3/g);les valeurs représentent la
moyenne ± écart-type, n = 3.
La Figure 4.12 montre que le volume massique le plus bas est celui du pain (G1%-GH
1.5%) avec une valeur de 1.303 cm3/g, suivi de celui du pain (G1%-GH1%) avec une
valeur de 1.330 cm3/g. Il n’y a pas de différence significative entre ces deux formulations.
1,5237
1,3306 1,3037
1,6133 1,6083 1,5917
1,703 1,691,623
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
Vo
lum
e m
assi
qu
e(c
m3/g
)
74
En même temps, une grande différence significative entre la formulation de pain (G1%-GH
0.5%) et toutes les autres formulations a été observée. Le volume massique du pain (G3%-
GH 0.5%) est clairement plus élevé (Vm=1.703 cm3/g) comparativement à celui de tous les
autres pains, suivi de celui de (G3%-GH 1%) avec une valeur de 1.69 (cm3/g) sans qu’il y
ait de différence significative entre ces deux formulations. Des différences significatives
entre toutes les formulations de pain et celle de (G3%-GH 1.5%) ont été observées. Toutes
les formules de pain qui contiennent G2%, mais à différents pourcentages de GH (0.5, 1,
1.5%), ne présentaient aucune différence significative entre elles avec une interaction entre
les deux variables indépendantes qui était très significative (p˂0,0001) (Tableau 4.5). Les
meilleurs volumes massiques obtenus dans ces formulations sont ceux qui contiennent plus
de gras (G3%) et moins de gomme de xanthane (0.5 et 1%).
Tableau 4.5 : Interaction entre les deux variables indépendantes (Gras*G xanthane)
L’incorporation de la matière grasse entraîne la lubrification des constituants du
milieu, notamment les molécules de protéines et les grains d’amidon, influençant ainsi
largement la consistance et les propriétés rhéologiques de la pâte en sortie du pétrissage.
Les conséquences directes de cet affaiblissement de consistance sont la facilité de capture
de l’air et une augmentation de son entraînement en cours de pétrissage (Boudreau et
Ménard, 1992), ce qui influence, d’une manière significative et positive, le volume
massique des pains. Ainsi, il y a une corrélation positive entre le volume massique et la
teneur en matière grasse ajoutée. Il semblerait que l’addition de la gomme de xanthane à
des concentrations élevées produit une pâte très résistante et de consistance élevée, ce qui
limite l’expansion des bulles de gaz pendant la cuisson et provoque ainsi une diminution du
volume du produit final. Ceci est en accord avec les observations de (Lazaridou et al.,
2007). Selon Vliet et al., (1992), il existe une augmentation significative de la résistance de
75
la pâte à la déformation à des concentrations élevées de la gomme de xanthane, ce qui rend
l’incorporation des bulles gazeuses à l’intérieur de la pâte trop difficile et influence
négativement le développement du volume du pain durant la cuisson. Il y a alors une
corrélation négative entre le volume massique du pain et la concentration de la gomme de
xanthane ajoutée à la formulation. En général, les résultats obtenus dans ce volet ont montré
que l’ajout du gras à des pourcentages élevés et de la gomme de xanthane à des
pourcentages faibles a influencé significativement les valeurs du volume massique des
pains obtenus.
4.4.3. Étape 2 : Ajout du bicarbonate de sodium et de l’huile de canola
Dans cette partie, deux variables indépendantes ont été ajoutées, soit l’huile de canola
(1, 2, 3%) comme substitut de la matière grasse solide et le bicarbonate de sodium (0.5 1,
1.5%) comme agent favorisant la formation d’une structure poreuse.
4.4.4. Effet sur le volume massique
Figure 4. 11: Volumes massiques des pains obtenus (cm3/g); les valeurs représentent la
moyenne ± écart-type, n = 3.
1,47 1,491,58 1,562 1,562
1,72
1,571,64
1,777
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
H1-B0,5 H2-B0,5 H3-B0,5 H1-B1 H2-B1 H3-B1 H1-B1,5 H2-B1,5 H3-B1,5
Vo
lum
e m
assi
qu
e
(cm
3/g
)
76
La Figure 4.12 montre que les valeurs du volume massique les plus faibles sont
celles du pain (H1%-B0.5%) avec un Vm = 1.47 cm3/g et de (H2%-B0.5%) avec un Vm =
1.49 cm3/g. Une différence significative entre ces deux formules et celle de (H3%-B0.5) a
également été observée. Le volume massique du pain dont la formule est (H3%-B 1.5%) est
clairement plus élevé (Vm=1.777 cm3/g) comparativement à tous les autres pains. Il est
suivi de celui de (H3%-B 1%) avec un volume massique de 1.72 cm3/g. Il n’y a pas de
différence significative entre ces deux formules. Par contre, des différences significatives
entre toutes les formules de pain et celle de (H2%-B 1.5%) ont été observées. Aucune
différence significative n’a été observée entre les formulations (H1%-B1%), (H1%-B1.5%),
(H2%-B1%) et (H3%-B0.5%). L’interaction entre les deux variables indépendantes mises à
l’étude dans ce volet n’est pas aussi significative (p>0.7). Les meilleurs volumes massiques
obtenus avec ces formulations sont ceux qui contiennent plus d’huile végétale (H3%) et
plus de bicarbonate de soude (1 et 1,5%) (Tableau 4.6).
Tableau 4.6 : Interaction entre les variables indépendantes (Huile*Bicarbonate)
L’incorporation de la matière grasse liquide (huile de canola) joue un rôle important
dans l’incorporation et la stabilisation de l’air dans les pâtes (Brooker, 1996). Ces bulles
d’air sont les noyaux de propagation de gaz durant la cuisson au four. Donc, l’utilisation
d’une huile au lieu de la matière grasse solide améliore le développement du volume
massique du pain à base de farine de riz additionnée de protéines de canola. En pratique,
l’air se trouve dans l’huile liquide, l’air est attrapé dans la phase liquide plutôt que dans la
phase lipidique, formant une mousse d’air dans l’eau. Il y a alors une corrélation positive
77
entre le volume massique du pain final et la teneur en matière grasse liquide ajoutée à la
formulation. Il semble que l’ajout du bicarbonate de sodium à des concentrations élevées a
influencé significativement et positivement le volume massique des pains obtenus. Cela
peut être expliqué par la capacité du bicarbonate de sodium à libérer une quantité
considérable du gaz carbonique au-dessus de 60-70°C. Les volumes de gaz dégagés aux
températures de cuisson sont nettement plus élevées : de 265 cm3 à température ambiante,
ce volume passe à 361 cm3 à 100°C et à 556 cm3 à 150°C (Boudreau et Ménard, 1992). Ce
gaz carbonique est piégé dans le réseau protéique qui a été formé par les protéines de
canola ajoutées à la formulation. Ensuite, le volume du pain augmente brusquementpar
dilatation des gaz contenues dans les alvéoles de la pâte en cours de cuisson (Feillet, 2000).
Il y a également une corrélation positive entre le volume massique du pain final et la
concentration du bicarbonate de sodium ajoutée à la formulation. L’ajout d’huile de canola
et du bicarbonate de sodium à des pourcentages élevés a influencé significativement et
positivement les valeurs du volume massique des pains obtenus. La meilleure formule
obtenue dans ce projet est la suivante : Pain de riz + 6% PC + 0.5GH + H3% + 1.5B% avec
un volume massique Vm = 1.78 cm3/g.
78
Conclusion générale et perspectives
Dans le présent projet, nous avons réussi à développer des connaissances sur les
matrices panifiables sans gluten et à démontrer la faisabilité technologique de la
panification sans gluten à base de farine de riz blanc enrichie avec des protéines de canola.
Cette étude a prouvé que les protéines de canola peuvent être ajoutées à des formulations de
pain à base de farine de riz blanc en tant qu’ingrédients capables de mimer les propriétés
fonctionnelles du gluten à des concentrations allant jusqu’à 6% de substitution de la farine
de riz. Le but final étant de rendre meilleur les conditions de vie des malades cœliaques,
d’améliorer leur ration alimentaire quotidienne et de diversifier leur alimentation.
L’acidité de la pâte durant la fermentation (levée) a été étudiée en fonction du type de
matrice de base (farine de blé ou de riz) et du taux de substitution de la farine de riz par les
protéines de canola dans les formulations sans gluten. Les résultats obtenus ont montré que
les valeurs de pH ont diminué de manière normale dans les différentes pâtes, ce qui signifie
que l'ajout de différents pourcentages de protéines de canola n'a pas affecté
significativement la diminution du pH. La pâte additionnée de protéines de canola était
caractérisée par une poussée volumique plus élevée que celle du témoin-2 fait à base de
farine de 100% riz. Cette augmentation de la poussée volumique de la pâte est
principalement attribuable à la capacité des protéines de canola à former un réseau
protéique tridimensionnel capable de piéger et de retenir le gaz carbonique au moment de la
fermentation de la pâte et de former une structure alvéolaire régulière après l’expansion des
gaz au moment de la cuisson, ce qui provoque une augmentation du volume du pain par
dilatation des gaz contenus dans les alvéoles. L’augmentation pourrait être également
attribuable aux différentes propriétés fonctionnelles des protéines de canola, notamment les
capacités moussante et émulsifiante ainsi que l’excellente solubilité en milieu aqueux.
L’évaluation visuelle et organoleptique du pain final a montré que l’ajout des
protéines de canola aux formulations de pain à base de farine de riz blanc modifie, de façon
positive et significative, la couleur, le volume massique et le profil de texture des pains
obtenus. L’analyse du profil de texture (TPA) du pain additionnée de 6% de protéines de
canola a présenté une diminution significative de la fermeté et de la masticabilité par
rapport au pain fait à base de farine de riz 100%, ce qui est positif en termes gustatifs et de
sensation en bouche. La structure et la couleur de ce pain (riz + 6%PC) présentaient les
79
aspects les plus appréciés avec un volume massique le mieux développé parmi toutes les
formulations sans gluten. Toutefois, le volume massique était inférieur à celui du pain
témoin-1 fait à base de farine de blé 100%, ce qui constitue un résultat attendu.
La formulation à base de farine de riz additionnée de 6% de protéines de canola a fait
l’objet d’une optimisation (amélioration) du volume massique par l’ajout de différents
agents texturants comme la gomme de xanthane, l’huile de canola et le bicarbonate de
sodium. Le but d’ajouter ces agents texturants est d’améliorer le développent du volume
massique du pain obtenu à la cuisson afin d’avoir un volume similaire à celui du pain
témoin-1 (blé 100%). Les résultats obtenus ont montré que ces trois additifs ont
significativement amélioré le volume massique du pain sans gluten et que cette
amélioration était concentration-dépendante.
Finalement, ce projet a montré que l’incorporation des protéines de canola dans les
formulations sans gluten à base de farine de riz blanc est réalisable d’un point de vue
technologique et que cet ajout a eu un impact positif, non seulement sur la valeur
nutritionnelle du produit final, mais aussi sur les fonctionnalités de la pâte et les
caractéristiques physico-chimiques du pain final.
En perspective, il serait intéressant d’étudier l’effet de l’ajout de l’HPMC
(hydroxypropylméthylcellulose) sur les propriétés techno-fonctionnelles de la pâte à base
de farine de riz additionnée de protéines de canola et sur le pain après la cuisson. Aussi,
l’utilisation de la méthodologie des surfaces de réponse (MSR) pourrait être bénéfique pour
déterminer la valeur optimale de chaque variable indépendante mise à l’étude.
80
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Annexes
Annexe 1: Matériel utilisé.
Balance de précision Balance de précision Machine à pain
Étuve Four Titrateur automatique
Colorimètre Déplacement des grains de
pavot (volume massique)
Bécher gradué
(poussée volumique)
91
Préparation des échantillons pour l’analyse TPA
Préparation des échantillons pour le dosage des protéines
92
Annexe 2: Différentes illustrations de la panification durant toutes les étapes.
93
Annexe 3: Comparaisons multiples effectuées dans la première étape de ce projet.
Poussée volumique pH
Perte d’eau Volume massique
94
Colorimétrie
Texture
a) Facteur 1 (b) Facteur 2
Résumé des moyennes de la texture (selon le facteur1 et le facteur2) pour les différents
traitements ; les moyennes du facteur1 sont significativement différentes, mais pas celles du
facteur2 ; le facteur1 décrit la fermeté et la masticabilité et le facteur 2, la cohésion et
l’élasticité.
95
Annexe 4: Comparaisons multiples effectuées dans la deuxième étape de ce projet.
Interaction entre les deux variables indépendantes (Gras*Gomme de xanthane)
Poussée volumique
96
Annexe 5: Troisième étape du projet.
Interaction entre les deux variables indépendantes (Huile*Bicarbonate de sodium)
NB : Il n’y a pas des comparaisons multiples dans cette étape puisque l’interaction entre les deux
variables indépendantes n’est pas significative.
Annexe 6: Régression linéaire de la vitesse de la réaction en fonction de la température
interne de la meilleure formule (pain de riz + 6%PC).
y = 5,3442x - 18,583R² = 0,976
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 1 2 3 4
Loga
rith
me
la
vite
sse
de
la r
éac
tio
nlo
g_k
Logarithme du tempslog_t
log-k
Linéaire (log-k)
![Incorporation of a Biocompatible Nanozyme in Cellular ...Sep 23, 2020 · [1] Communication Incorporation of a Biocompatible Nanozyme in Cellular Antioxidant ... 30, Mother Teresa](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/60dcc9441f679421487e36c9/incorporation-of-a-biocompatible-nanozyme-in-cellular-sep-23-2020-1-communication.jpg)
