Amidon endommagé et qualité du gluten dans la semoule de blé dur

Pourquoi ces paramètres comptent pour les pâtes

La semoule de blé dur est la matière première des pâtes sèches classiques, et une semoule riche à la fois en protéines et en gluten est reconnue comme la matière première idéale [1]. La norme Codex pour la semoule et la farine de blé dur définit les produits et fixe une humidité maximale de 14,5 % m/m, mais laisse les facteurs de qualité technologique — gluten, amidon endommagé, granulométrie — à l'accord entre meunier et pastier [2]. Pour les moulins de l'industrie agroalimentaire et de l'alimentation animale qui approvisionnent des usines de pâtes, c'est autour de ces facteurs que s'écrit le cahier des charges.

Quantité et force du gluten

Le gluten forme le réseau protéique qui assure la cohésion des pâtes pendant l'extrusion, le séchage et la cuisson. Cubadda et al. ont reconstitué des semoules à partir de deux variétés de bonne et de mauvaise qualité de gluten, à teneurs en protéines identiques, et ont constaté que le temps de cuisson optimal est déterminé par la qualité du gluten ; l'augmentation de la teneur en gluten et le séchage à haute température ont amélioré la qualité culinaire dans la série à gluten faible, mais sans effet significatif dans la série à gluten fort [3]. Quantité et force sont donc des propriétés distinctes, et toutes deux figurent dans les spécifications.

Les deux se mesurent par une même procédure. L'ISO 21415-2 spécifie la détermination de la teneur en gluten humide et de l'indice de gluten par des moyens mécaniques pour les farines de blé tendre et de blé dur, et peut aussi s'appliquer au grain broyé lorsque la distribution granulométrique satisfait aux exigences de la norme ; elle est apparentée à l'AACC Method 38-12,02 [4][5]. Une pâte est lavée dans l'appareil pour isoler le gluten humide, qui est pesé puis centrifugé à travers un tamis : la teneur en gluten humide décrit la quantité de gluten que fournit l'échantillon, et l'indice de gluten sa force, d'après la part retenue sur le tamis [4][5]. Chez le blé dur d'hiver, Vida et al. ont constaté que l'indice de gluten dépend peu de l'environnement et qu'il est déterminé principalement par le génotype, ce qui en fait avant tout une propriété de la variété et du mélange de blés [6].

L'amidon endommagé : effets et mesure

La mouture sur cylindres endommage mécaniquement une partie des granules d'amidon, et les granules endommagés absorbent davantage d'eau. Dexter et al. ont moulu des mélanges de blé dur canadien à trois niveaux d'amidon endommagé et ont constaté que l'amidon endommagé est le facteur prédominant de l'absorption d'eau, du temps de développement et de la stabilité au Farinographe [7]. En fabrication de pâtes, l'effet porte sur l'hydratation : Bresciani et al. citent l'amidon endommagé, avec les protéines, les cendres, les fibres et la granulométrie, parmi les propriétés de la semoule qui régissent l'hydratation, notent qu'une semoule pauvre en cendres et en amidon endommagé donne un produit séché jaune ambré présentant moins de piqûres brunes et moins de dommages thermiques, et décrivent le compromis du meunier — une semoule plus grosse réduit l'amidon endommagé, tandis que les fabricants de pâtes rapportent une hydratation homogène avec des particules comprises entre 250 et 450 µm et des points blancs avec une matière plus grosse [1].

Il existe deux familles de méthodes de référence. L'AACC Method 76-31,01 est une méthode spectrophotométrique fondée sur la digestion enzymatique de l'amidon endommagé [8]. Les méthodes ampérométriques sont plus rapides : l'AACC Method 76-33,01 spécifie la détermination ampérométrique avec l'appareil SDmatic [9], et l'ISO 17715 spécifie une méthode ampérométrique pour la farine de blé tendre (Triticum aestivum) [10]. Le domaine d'application de l'ISO 17715 ne mentionne pas la semoule de blé dur ; un moulin qui applique une méthode ampérométrique à la semoule devrait donc documenter la corrélation avec la méthode enzymatique sur ses propres produits. Les méthodes s'expriment dans des unités différentes, et les résultats ne sont pas interchangeables sans une conversion établie sur les mêmes échantillons.

Ce que le NIR peut et ne peut pas prédire

Des étalonnages proche infrarouge de l'amidon endommagé ont été publiés. Osborne et Douglas ont étalonné la réflectance NIR sur 148 échantillons de farines commerciales britanniques, obtenant un coefficient de corrélation de 0,906 et un écart-type résiduel de 3,5 unités Farrand sur une plage de 6–47 unités Farrand, porté à 4,2 unités Farrand sur 68 échantillons supplémentaires ; les longueurs d'onde sélectionnées correspondaient aux vibrations O–H libres et liées par liaison hydrogène de l'amidon [11]. Il s'agit d'un étalonnage sur farine de blé tendre, dont l'erreur représente une fraction notable de la plage, et il n'établit aucune exactitude pour la semoule de blé dur, dont la granulométrie plus grossière modifie la réflectance diffuse.

Pour le blé dur lui-même, Sissons et al. ont développé des étalonnages NIR dans un programme de sélection et les ont validés sur de grands jeux indépendants : la protéine et l'humidité étaient prédites avec une grande exactitude, le poids à l'hectolitre, le rendement en semoule, la couleur de la semoule et la dureté de façon utile, mais les propriétés rhéologiques de la pâte ne pouvaient pas être prédites de manière satisfaisante à partir des spectres de grains entiers [12]. La protéine, que le NIR mesure bien, n'est pas la même chose que la force du gluten, mal mesurée dans cette étude. L'ISO 12099 indique comment tout étalonnage de ce type doit être validé par rapport à la méthode de référence pour les céréales et les produits céréaliers de mouture [13].

Où se situe une mesure at-line

• Utiliser le NIR pour la composition. L'humidité et la protéine de la semoule sont les paramètres pour lesquels le NIR présente les références publiées les plus solides [12] ; les étalonnages sont validés par produit par rapport aux méthodes de référence, comme le décrit l'ISO 12099 [13].
• Mesurer l'amidon endommagé avec une méthode de type référence. Compte tenu de l'exactitude NIR publiée limitée [11], l'amidon endommagé qui guide le réglage des cylindres est déterminé par une méthode enzymatique ou ampérométrique [8][9][10], la corrélation entre les deux étant documentée sur la semoule.
• Réserver l'essai de gluten au gluten. Le gluten humide et l'indice de gluten sont obtenus selon l'ISO 21415-2 ou l'AACC 38-12,02 [4][5] ; l'indice de gluten étant largement une propriété variétale [6], il est principalement maîtrisé à la réception et au mélange des blés.

L'approche d'USTECH

Pour l'amidon endommagé, USTECH propose le StarchQC, un analyseur ampérométrique de paillasse (et non un instrument NIR) du type couvert par les méthodes ampérométriques ci-dessus [9][10]. Pour l'humidité et la protéine, l'analyseur NIR at-line MasterLine17EC est utilisé sur les grains et les produits de mouture, et la suite caliX fournit les outils d'étalonnage PLS et de validation décrits par l'ISO 12099 [13]. Les paramètres qui atteignent l'exactitude exigée par un cahier des charges de semoule sont établis lors d'une étude de faisabilité réalisée avec les propres échantillons et analyses de référence du moulin, et non présumés d'après des chiffres publiés.