Changement de la structure au niveau des particules et des parois

Des changements structuraux se produisent également au niveau microscopique voire macroscopique des particules elles mêmes pendant le traitement thermique. Shijvens et al (1998), ont observé que, pour la purée de pomme, la taille des particules diminue significativement pour des temps de cuisson prolongés. Ceci est attribué sans équivoque à la perte de cohésion entre les cellules adjacentes du fait de l’hydrolyse acide des pectines de la lamelle moyenne (Figure 11).

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Lopez-Sanchez et al (2011) ont étudié l’effet du type du procédé (Hot Break ou Cold Break) pour la fabrication de dispersions de carotte, de brocoli et de tomate sur leurs microstructures. Les dispersions de carotte et de brocoli ont montré un comportement similaire, mais ici encore différent de celui observé pour la tomate.

Pour les carottes et le brocoli, la microscopie optique (Figure 12) a révélé une

différence nette entre les échantillons Cold Break (70°C, 10 min) et Hot Break (90° C, 40

min.). Le Cold Break a résulté en gros amas de cellules avec des endommagements visibles à la surface. En revanche les amas de cellules issus du Hot Break, étaient plus petits et parfois des cellules individualisées ont été observées. De plus, contrairement au Cold Break, ces derniers échantillons présentaient des surfaces plus lisses et peu endommagées indiquant que la séparation des cellules à travers la lamelle moyenne a été favorisée. Ceci pourrait être expliqué par la diminution de l’adhésion cellulaire à travers la lamelle moyenne due à la dépolymérisation thermique de la pectine par 6-élimination.

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Figure 12. Effet du traitement sur la structure des dispersions ; de haut en bas : carotte, brocoli et tomate (Lopez-Sanchez et al., 2011).

Ces résultats sont en accord avec ceux de Day et al (2010), qui ont préparé des dispersions de carotte et de brocoli avec deux traitements thermiques différents : un blanchiment (80°C, 10 min) et une cuisson plus sévère (100°C, 30 min). Après le traitement thermique, les échantillons ont été broyés dans les mêmes conditions (broyeur de cuisine, 8 min). Le cisaillement appliqué lors du broyage aux échantillons blanchis a résulté en de gros

amas de cellules qui étaient constitués de plusieurs cellules individualisées. Le broyage des

échantillons chauffés plus longtemps et à une température plus élevée a résulté en de plus

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Figure 13. Structure de dispersion de brocoli suite à différents traitements thermiques (Day et al., 2010).

Ainsi le ramollissement pendant la cuisson, causé par la perte de turgescence et les changements dans les polymères de la paroi cellulaire, va influencer sur la rupture, la forme des particules et donc les propriétés mécaniques du produit final.

Les particules de pulpe sont constituées de parois cellulaires, leurs propriétés dépendent de leurs caractéristiques géométriques et de surface, de leur densité, de leur porosité, ainsi que des propriétés physicochimiques plus locales telles que leur interaction avec l'eau, leur capacité d’échange cationique et leur adsorption de substances organiques (Chesson, 1995; Thibault et al., 1994). L’hydratation des particules est déterminante sur leurs propriétés et le comportement rhéologique des suspensions de parois cellulaires est fortement lié à leur capacité de rétention d’eau (Dongowski & Bock, 1993).

La capacité de rétention d’eau est souvent étudiée par des méthodes différentes : isothermes de sorption et de désorption (Dongowski & Bock, 1993) ; détermination du gonflement par mesure de la quantité de solvant absorbé après une nuit à 25,7° C, exprimée en ml/g d'échantillon sec (Renard & Thibault, 1991); centrifugation ou méthodes de filtration qui enlèvent par gravité l’eau non fixée, etc (Thibault et al., 1994). Ainsi les résultats qui caractérisent la capacité de rétention d’eau des fibres sont très dépendants de la méthode appliquée, en plus de la composition chimique et des caractéristiques physiques du matériau étudié lui-même. Le Tableau 2, montre les valeurs d’hydratation de la paroi cellulaire de la pomme obtenues par différents auteurs.

Tableau 2. Caractéristiques d’hydratation de la paroi cellulaire de la pomme (Guillon & Champ, 2000). /2C554646 D2BCF546+@3, 791543496 +355., 2D2FC646 B49C796A426 +.64256.66, <E7BDC796A426 +3164256.61CB46 EBF24, 01B49F4 AB ).# #.) $. *746743.))A

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Certaines étapes du procédé de fabrication tel que le broyage et le traitement thermique influencent particulièrement les propriétés d’hydratation (Kunzek & Dongowski, 1991; Kunzek et al., 1999; Muller & Kunzek, 1998). Plusieurs études ont montré une forte dépendance des propriétés de rétention d’eau à la distribution en taille des particules (Auffret et al., 1994; Muller & Kunzek, 1998; Ralet et al., 1993; Ralet et al., 1993). Une matrice de fibres insolubles peut présenter un gonflement plus élevé sans doute pour une part du fait d’une augmentation de la porosité du matériau sous l’effet du traitement subi et la rétention d'eau est plus ou moins élevée selon la distribution de taille des pores (Guillon & Champ, 2000). L’effet du broyage sur les propriétés d’hydratation de matériau fibreux peut être mis en évidence par mesure de la cinétique d'absorption d'eau à partir d’un état sec. L'augmentation de la surface accessible des parois expliquerait une hydratation des fibres qui s’effectue plus rapidement (Guillon & Champ, 2000). Auffret et al (1994) ont étudié l’effet du broyage sur la capacité de rétention d’eau de écales de pois et ont observé une augmentation de la capacité de rétention d’eau après broyage, c'est-à-dire lorsque la taille des particules diminue (Figure 14). Ainsi, le broyage a théoriquement entraîné une augmentation de la surface et du volume total des pores, responsables de l’augmentation de la capacité de rétention d’eau. Le

broyage entraîne non seulement une réduction de la taille des particules, mais également des modifications structurelles importantes de la fibre engendrant une capacité de rétention

Figure 14. Cinétique de rétention d’eau des fibres de « écales de pois » à différentes tailles de particule ( )950µm, (1)490µm, (+)300µm (Auffret et al., 1994).

Le traitement thermique que peut subir un végétal engendre une solubilisation partielle des pectines, une séparation plus facile des cellules mais aussi de bonnes conditions d’hydratation des parois, ceci a été observé pour la paroi cellulaire de pomme (Muller & Kunzek, 1998).

Les propriétés d’hydratation de la paroi cellulaire influencent le comportement

rhéologique de leurs suspensions (Kunzek et al., 1999). Une suspension composée des parois

cellulaires ayant une forte capacité de rétention d’eau présente généralement un seuil

d’écoulement, une viscosité apparente et un module élastique élevés (Dongowski & Bock,

1993).

En résumé, les traitements thermique et mécanique jouent un rôle déterminant sur la structure et les propriétés des particules de pulpe. L’effet majeur concerne la taille des

particules, mais les propriétés des parois, tels que leur porosité, leur surface disponible au

contact, leur capacité de rétention d’eau ou encore leur état de gonflement qui en résulte et leurs propriétés mécaniques conséquentes sont certainement à considérer pour comprendre les propriétés macroscopiques des purées de végétaux. Toutes ces caractéristiques et propriétés des parois sont toutefois expérimentalement difficiles d’accès et restent peu étudiées.

Les fibres qui constituent les parois cellulaires insolubles mais aussi les polymères solubles du sérum (pectines) présentent un intérêt nutritionnel. Un certain nombre de

nutritionnel potentiel. Nous avons jugé bon de faire état de certains d’entre eux dans le paragraphe qui suit (§I. 3.2).