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Ecole Nationale Supérieure des Industries Agricoles et Alimentaires THESE présentée pour obtenir le grade de Docteur

Spécialité : Sciences Alimentaires

par

Nejla LASSOUED - OUALDI

Structure alvéolaire des produits céréaliers de cuisson en lien avec les propriétés rhéologiques et thermiques de la pâte :

Effet de la composition

Thèse dirigée par Mr. Bernard LAUNAY

Soutenue publiquement le 2 Décembre 2005, devant le jury composé de : M me

Karin AUTIO VTT, Finlande Rapporteur

M. Christophe LANOS IUT, Rennes Rapporteur

M. Mohsen ACHOUR ESIAT, Tunis Examinateur

M me

Camille MICHON ENSIA, Massy Examinateur

M. Denis LOURDIN INRA, Nantes Examinateur M me

Isabelle GOULLIEUX CTCPA, Auch Invité

Remerciements

Tout d'abord un grand merci à Camille Michon qui a suivi la totalité de mon travail. Je la remercie pour l'appui qu'elle m'a accordé, tant sur le plan scientifique que sur le plan humain, pour la patience dont elle a fait preuve en m'orientant logiquement vers un meilleur déroulement de mon travail. Je remercie Denis Lourdin pour la confiance qu'il m'a accordée en suivant ce travail, pour ses conseils scientifiques et son implication dans mon travail. Je souhaite également remercier Bernard Launay, pour ses précieux conseils et le suivi de ce travail. Je remercie Guy Della Valle, initiateur et coordinateur du projet CANAL SALVE, pour ses conseils ainsi que les ouvertures qu'il m'a permis de donner à ce travail. Je remercie Julien Delarue et Marie Françoise Devaux pour leur suivi respectif de l'étude sensorielle et d'analyse d'image. C'est avec un grand plaisir que je remercie Hubert Chiron et Anne Laure Reguerre qui ont

toujours été là pour répondre à mes questions techniques, et dieu seul sait combien j'en ai

eu ! Je les remercie de leurs conseils, de leur disponibilité et de leur qualité humaine. Je remercie Sylvie Davidou et Sandrine Tarea, collegues et amies, pour leur gentillesse et le temps qu'elles ont consacré à lire mon manuscrit. Je remercie le CTCPA, qui a été l'organisme support financier de ce travail de thèse, à travers Jérôme Clément et Isabelle Goullieux, qui ont suivi successivement mon travail. Je tiens à remercier vivement les GMP et DSM Bakery, respectivement en la personne d'Arnaud Coisnon et Fabien Faisy, qui ont toujours répondu positivement à mes demandes et pour m'avoir accueilli dans leurs locaux. Bien évidemment je remercie les doctorants et les post-doctorant du projet CANAL SALVE qui comptent aujourd'hui parmi mes amis : Perrine, Catriona, Muriel et Jérôme. Je ne pourrais finir ces remerciements sans penser à tous mes amis et collègues qui ont enrichi ce travail au sein des deux laboratoires d'une dimension humaine inestimable : Margouillat, Speedy, Mikeline, Imen, Picatchu, Maurice, Ali, Brigitte, Anne Marie, Perla, Gérard, Vatou, Hélène, Laurent, Roselyne, Fanny, Paula, thibaud, Aurélien, Grégoire, Nader, Dany et je suis sûre que j'en ai oublié beaucoup !!

Je dédie ce travail à mes parents, mes frère et soeurs, ma belle mère ainsi qu'à mon mari,

sans qui beaucoup de choses notamment ce travail, ne seraient pas ce qu'elles sont aujourd'hui. Du fond du coeur MERCI !

SOMMAIRE

Liste des abréviations.................................................................................................................1

Etude bibliographique.....................................................................................7

Chapitre 1 Composition des produits de panification..........................................................9

Chapitre 2 Fabrication des produits de panification : processus et rhéologie..................16

Chapitre 3 Caractérisation des produits de panification.....................................................36

Matériel et Méthodes.....................................................................................58

Chapitre 1 Matériel.............................................................................................................59

Chapitre 2 Caractérisation de la pâte en sortie pétrissage..................................................63

Chapitre 3 Evolution des propriétés physiques au cours du processus de fabrication.......68

Chapitre 4 Caractérisation des produits de cuisson............................................................74

Résultats et Discussion..................................................................................83

Chapitre 1 Définition du domaine de composition des produits de cuisson......................84

Chapitre 2 Propriétés des pâtes céréalières après pétrissage..............................................88

Chapitre 3 Evolution des propriétés de la pâte au cours de la cuisson.............................102

Chapitre 4 Caractérisation des produits de cuisson : Instrumental / Sensoriel...............113

Discussion générale.......................................................................................130

Conclusion & Perspectives....................................................................................................140

Références bibliographiques..................................................................................................145

i

SOMMAIRE

Liste des abréviations.................................................................................................................1

Etude bibliographique.....................................................................................7

Chapitre 1 Composition des produits de panification......................................................9

I. LA FARINE DE BLE.................................................................................................9

I.1. Les protéines ................................................................................................9

I.2. L'amidon....................................................................................................11

I.2.a. Molécules constitutives du grain d'amidon.................................11 I.2.b. Organisation du grain d'amidon..................................................11

I.3. Les lipides ..................................................................................................13

I.4. Les polysaccharides non amylacés.............................................................13

II. INGREDIENTS MINORITAIRES.........................................................................14

Chapitre 2 Fabrication des produits de panification : processus et rhéologie...........16 I. ELABORATION DE LA PATE PAR TRAITEMENT MECANIQUE..................16

I.1. Structuration de la pâte par pétrissage........................................................16

I.2. Rôle des ingrédients dans la structuration de la pâte..................................18

I.2.a. Rôle de l'eau................................................................................18

I.2.b. Rôle des protéines de la farine.....................................................18

I.2.c. Rôle de la matière grasse.............................................................19

II. LA FERMENTATION............................................................................................20

II.1. Mécanismes de la fermentation.................................................................20

II.2. Phase gazeuse............................................................................................20

II.3. Instabilités physiques................................................................................21

II.4. Stabilité de la phase gazeuse.....................................................................22

II.4.a. Existence d'un film interfacial...................................................22 II.4.b. Rôle des constituants de la pâte dans la stabilisation de la phase II.4.c. Rôle des propriétés rhéologiques dans la stabilisation de la phase

III. LA CUISSON.........................................................................................................25

III.1. L'expansion au four.................................................................................25

III.1.a. Mécanismes d'expansion..........................................................25 III.1.b. Facteurs influençant l'expansion au four..................................26

III.2. La transition pâte/mie..............................................................................28

III.2.a. Transformation hydrothermique de l'amidon: la gélatinisation28 III.2.b. Transformation hydrothermique des protéines.........................31 III.3. Facteurs influençant la stabilité de la phase gazeuse au cours de la

IV. SYNTHESE ...........................................................................................................35

iiChapitre 3 Caractérisation des produits de panification...............................................36

I. RHEOLOGIE DES PATES CEREALIERES ..........................................................36

I.1. Propriétés viscoélastiques...........................................................................37

I.2. Propriétés rhéologiques en extension biaxiale : compression en conditions II. METHODES D'ETUDE DE LA MICROSTRUCTURE DE LA PATE................44

II.1. Microscopie électronique..........................................................................44

II.2. Microscopie optique..................................................................................45

II.2.a. Microscopie en lumière directe et microscopie en contraste de

phase .....................................................................................................45

II.2.b. Microscopie confocale à balayage laser.....................................46 III. PROPRIETES MECANIQUES DES PRODUITS DE PANIFICATION.............47 IV. CARACTERISATION DE LA STRUCTURE ALVEOLAIRE :.........................49

Analyse d'image...........................................................................................................49

V. MESURES SENSORIELLES SUR LES PRODUITS DE PANIFICATION....................51

V.1. Les tests de différence...............................................................................51

V.2. Les mesures descriptives ..........................................................................52

V.2.a. Le profil classique (type QDA)..................................................52 V.2.b. Les techniques de profil libre.....................................................53 VI. CORRELATIONS SENSORIEL - INSTRUMENTAL....................................................54

Matériel et Méthodes.....................................................................................58

Chapitre 1 Matériel............................................................................................................59

I. MATIERE PREMIERE............................................................................................59

II. FABRICATION DES ECHANTILLONS DE L'ETUDE ......................................60 III. FABRICATION DES ECHANTILLONS POUR LA MICROSCOPIE IV. FABRICATION DES ECHANTILLONS POUR L'ETUDE SENSORIELLE....62

Chapitre 2 Caractérisation de la pâte en sortie pétrissage.............................................63

I. LA MICROSCOPIE CONFOCALE A BALAYAGE LASER................................63

I.1. Principe.......................................................................................................63

I.2. Marquage des protéines du gluten..............................................................64

I.3. Marquage des lipides..................................................................................64

I.4. Mode opératoire .........................................................................................65

II. COMPRESSION EN CONDITIONS LUBRIFIEES..............................................65

II.1. Principe.....................................................................................................65

II.2. La lubrification..........................................................................................65

II.3. Mode opératoire........................................................................................66

II.4. Traitement des résultats ............................................................................67

iii Chapitre 3 Evolution des propriétés physiques au cours du processus de fabrication68 I. LA FERMENTATION : suivi au Rhéofermentomètre Chopin................................68

I.1. Principe.......................................................................................................68

I.2. Mode opératoire .........................................................................................68

I.3. Traitement des données..............................................................................69

II. TRANSITIONS THERMIQUES ............................................................................70

II.1. Analyse enthalpique différentielle............................................................70

II.1.a. principe.......................................................................................70

II.1.b. Mode opératoire.........................................................................71

II.1.c. Traitement des données..............................................................71 II.2. Analyse thermo-mécanique dynamique....................................................72

II.2.a. principe.......................................................................................72

II.2.b. Mode opératoire.........................................................................72

II.3. Thermo-microscopie.................................................................................73

II.3.a. principe.......................................................................................73

II.3.b. Mode opératoire.........................................................................73

Chapitre 4 Caractérisation des produits de cuisson.......................................................74

I. PROPRIETES MECANIQUES DE LA MIE...........................................................74

I.1. Compression / relaxation de la mie............................................................74

I.1.a. principe........................................................................................74

I.1.b. Mode opératoire...........................................................................74

I.2. Caractérisation des propriétés mécaniques des parois ...............................75

I.2.a. principe........................................................................................75

I.2.b. Mode opératoire...........................................................................75

II. ANALYSE DE TEXTURE.....................................................................................75

II.1. Principe.....................................................................................................75

II.2. La morphologie mathématique.................................................................75

II.3. Mode opératoire........................................................................................76

II.4. Traitement des images ..............................................................................76

II.5. Classification des courbes par Analyse en Composantes Principales.......78

III. ANALYSE SENSORIELLE : Profil Flash............................................................79

III.1. Principe....................................................................................................79

III.2. Mode opératoire.......................................................................................79

III.3. Traitement des résultats du Profil Flash : Analyse Procustéenne

généralisée (APG).............................................................................................80

III.4. Classification et groupement des descripteurs : Classification Ascendante

Hiérarchique (CAH).........................................................................................81

III.5. Etude des liens sensoriel/instrumental : Analyse Factorielle Multiple iv

Résultats et Discussion..................................................................................83

Chapitre 1 Définition du domaine de composition des produits de cuisson.................84 I. EXPLORATION D'UN DOMAINE DE COMPOSITION ETENDU....................84 II. DELIMITATION DU DOMAINE DE L'ETUDE..................................................85 III. CHOIX DES FORMULES POUR L'ETUDE DE L'INFLUENCE DES

Chapitre 2 Propriétés des pâtes céréalières après pétrissage........................................88

I. MICROSTRUCTURE DE LA PATE.......................................................................88

II. PROPRIETES RHEOLOGIQUES DES PATES EN EXTENSION BIAXIALE...91

II.1. Préparation des échantillons......................................................................91

II.2. Suivi de la viscosité apparente..................................................................92

II.3. Suivi du caractère rhéodurcissant .............................................................94

II.4. Conclusion ................................................................................................96

III. SUIVI DE LA FERMENTATION.........................................................................97

III.1. Suivi du dégagement gazeux...................................................................97

III.2. Evaluation de la déformation de la pâte ..................................................98

IV. DISCUSSION........................................................................................................99

Chapitre 3 Evolution des propriétés de la pâte au cours de la cuisson.......................102

I. SUIVI DES CARACTERISTIQUES MACROSCOPIQUES................................102

II. TRANSITIONS THERMIQUES ..........................................................................104

II.1. Analyse enthalpique différentielle..........................................................104

II.2. Analyse thermo-mécanique dynamique..................................................107

III. DISCUSSION.......................................................................................................110

Chapitre 4 Caractérisation des produits de cuisson : Instrumental / Sensoriel........113

I. INTRODUCTION...................................................................................................113

II. CARACTERISATION DES PRODUITS DE CUISSON.....................................113 II.1. Caractérisation des structures alvéolaires des mies : Analyse d'images 114 II.1.a. Etude préliminaire....................................................................114 II.1.b. Caractérisation de la structure alvéolaire.................................117

II.2. Caractérisation des propriétés mécaniques de la mie..............................118

II.3. Caractérisation des propriétés mécaniques des parois alvéolaires..........119

II.4. Discussion...............................................................................................120

III. CORRELATIONS INSTRUMENTAL SENSORIEL.........................................122

III.1. Espace produit .......................................................................................122

III.2. Caractérisation instrumentale................................................................123

III.2.a. Propriétés mécaniques de la mie.............................................123 III.2.b. Caractérisation de la structure alvéolaire................................124

III.3. Caractérisation sensorielle : Profil Flash...............................................125

III.3.a. Déroulement du test................................................................125 III.3.b. Les descripteurs sensoriels......................................................125 III.3.c. Analyse de la carte consensuelle.............................................126

III.4. Les relations instrumental / sensoriel ....................................................128

v

Discussion générale.......................................................................................130

I. INTRODUCTION...................................................................................................130

II. CORRELATIONS ENTRE LES PARAMETRES DES DIFFERENTES ETAPES

DU PROCEDE DE FABRICATION.........................................................................132

II.1. Corrélations paramètres " pâte crue » - paramètres " cuisson ».............132

II.2. Corrélations paramètres " pâte crue » - paramètres " produit fini ».......133

II.3. Corrélations paramètres " cuisson » - paramètres " produit fini ».........134 III. INFLUENCE DES TENEURS DES INGREDIENTS SUR LES PARAMETRES DE CARACTERISATION DU PRODUIT...............................................................136

Conclusion & Perspectives....................................................................................................140

Références bibliographiques..................................................................................................145

1

Liste des abréviations

Partie 1 : Bibliographie

Quantitative Descriptive Analysis

UB : Unité Brabender

: Fraction volumique d'eau : Déphasage de la contrainte par rapport à la déformation 0 : Déformation, déformation complexe et amplitude maximum de la déformation uniaxiale 0 : Déformation, déformation complexe et amplitude maximum de la déformation en cisaillement 0 : Contrainte, contrainte complexe et contrainte maximum

G* E* : Module complexe

G' E' : Module conservatif

G'' E'' : Module dissipatif

: Pulsation tan : Tangente de l'angle de perte b : Déformation biaxiale selon Hencky b : Vitesse de déformation biaxiale b : La viscosité apparente n : Indice de comportement (selon la loi en puissance) m m' : Indice de rhéodurcissement

E : Module d'Young apparent

Es : Module du matériau dense

s : Masse volumique de la mie s : Masse volumique du matériau dense c : Contrainte critique 2

Partie 2 : Matériel et Méthodes

Dynamic and Mechanical Thermal Analyzer

MCBL : La Microscopie Confocale à Balayage Laser

RC : Rhéofermentomètre Chopin

h h 0 : Hauteur et hauteur initiale du cylindre de pâte en cours de fermentation L L 0 : Hauteur et hauteur initiale de l'échantillon de pâte en cours de compression T e : La température de l'eau T fquotesdbs_dbs45.pdfusesText_45

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