Composition et structure d’une purée de légumes

Le tissu végétal des légumes est composé de cellules individuelles rattachées ensemble par la lamelle moyenne. La paroi cellulaire est composée de trois polysaccharides, soit la cellulose, l’hémicellulose et la pectine. Principalement contenue dans la paroi primaire et dans la lamelle moyenne, la pectine joue un rôle important dans la structure du tissu végétal puisqu’elle permet de lier les cellules ensemble, contribuant ainsi à la force de la paroi cellulaire (Moelants et al., 2014a). Lors de la cuisson, la pectine se dégrade (thermosolubilisation), les cellules se gonflent d’eau (turgescence), la cohésion intercellulaire diminue provoquant ainsi un ramollissement de la texture du légume (perte de fermeté) (Moelants et al., 2014a; Waldron et al., 1997). Suite à la cuisson des légumes, une étape de broyage permet d’accentuer la séparation des cellules : les cellules sont détachées et brisées, formant une suspension homogène et pâteuse, la purée.

La purée de légumes est constituée de particules insolubles, la pulpe, en suspension dans une phase liquide, le sérum. La pulpe est composée du tissu végétal, tandis que le sérum contient le contenu cellulaire, des sucres, des sels, des acides organiques et de la pectine soluble (Figure 1.2) (Lopez-Sanchez, Svelander, et al., 2011). Comme il est possible de le voir à la figure 1.2, la phase particulaire de la purée est en fait composée de cellules végétales seules ou en amas ou de fragments cellulaires.

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Les propriétés d’une purée, comme sa viscosité, peuvent varier selon ses caractéristiques compositionnelles et structurales. La nature, la taille, la proportion et l’organisation des particules dispersées, sont des facteurs modulant la structure d’une purée (Moelants et al., 2014a). Puisque les deux fractions de la purée (pulpe et sérum) présentent des caractéristiques distinctes, elles sont susceptibles d’agir de façon distincte lorsqu’introduites dans une préparation. Elles pourraient d’ailleurs faire l’objet de valorisations culinaires et alimentaires distinctes : un sujet peu exploré dans la littérature scientifique.

1.3.1 Les facteurs influençant les caractéristiques d’une purée

Les purées de légumes et l’impact de différents paramètres sur leurs caractéristiques ont fait l’objet de plusieurs travaux (Castro, Bergenståhl, and Tornberg, 2012; Castro et al., 2013; Lopez-Sanchez, Nijsse, et al., 2011; Moelants, Cardinaels, Jolie, et al., 2013; Moelants, Cardinaels, Van Buggenhout, et al., 2013; Moelants, Jolie, et al., 2013; Sila et al., 2005), pour n’en citer que quelques-uns.

Figure 1.2 : Représentation schématique de la composition d’une purée végétale. Figure tirée de Moelants et al. (2014a)

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D’une part, la nature du légume est considérée comme un élément influençant les propriétés (chimiques et physiques) de la purée. L’espèce, la variété et la maturité du légume sont des spécificités faisant varier la structure et la composition en pectine du tissu végétal, et par conséquent affectant les caractéristiques d’une purée (Stein and Brown, 1975; Waldron et al., 1997). D’autre part, le procédé de fabrication influence aussi les caractéristiques de la purée (Lopez-Sanchez, Nijsse, et al., 2011; Moelants et al., 2014a). Selon le mode de cuisson, différentes réactions de dégradation enzymatique (pectine-méthylesterase PME, polygalacturonase PG) et de conversion chimique (β-élimination) peuvent se produire et modifier la composition et les propriétés structurales de la purée, mais aussi de ses fractions (Castro et al., 2013; Espinosa et al., 2011; Moelants et al., 2014a). Par exemple, le niveau de dégradation de la pectine dépendra non seulement de la température, mais aussi du temps de cuisson (Castro et al., 2013). En utilisant deux conditions de cuisson différentes (température; temps) et un broyage identique, Day et al. (2010) ont observé que le couple temps- température de cuisson modulait la microstructure du tissu végétal de la carotte et du brocoli. Pour ces deux légumes cuits pendant 10 min à 80 °C, la purée obtenue après broyage présentait de gros amas de cellules, tandis que la purée préparée suite à une cuisson plus intense d’une durée de 30 min à 100 °C révélait de plus petits amas et des cellules individuelles.

Après la cuisson, les cellules végétales sont séparées par un traitement mécanique de broyage. L’intensité de ce dernier fait varier la taille, le type et les caractéristiques des particules (solubles et insolubles) dans la purée. Un traitement à haute intensité comme l’homogénéisation par haute pression (HHP) provoque un bri mécanique plus sévère des tissus cellulaires. Ainsi, la purée contient plus de cellules individuelles, des fragments ou des amas plus petits de cellules (Augusto, Ibarz, and Cristianini, 2012a, 2012b; Lopez-Sanchez, Nijsse, et al., 2011; Pickardt, Dongowski, and Kunzek, 2004). En somme, la modification des paramètres de fabrication affecte la microstructure de la purée et la composition de ses fractions.

Par ailleurs, plusieurs études ont montré que les caractéristiques de la phase dispersée, soient la concentration, la taille et la morphologie des particules, avaient un impact majeur sur les

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propriétés rhéologiques de la purée (Anthon, Diaz, and Barrett, 2008; Castro et al., 2012; Moelants, Cardinaels, Jolie, et al., 2013; Moelants, Cardinaels, Van Buggenhout, et al., 2013). De plus, la teneur en solides solubles présents dans le sérum aurait aussi un effet sur les propriétés rhéologiques de la purée (Lopez-Sanchez, Nijsse, et al., 2011; Rao et al., 1986). Ainsi, lorsque le procédé de fabrication affecte la structure de la purée, ses propriétés rhéologiques sont conséquemment modifiées.

1.3.2 La purée de panais

Dans le cadre de ce mémoire, le choix du légume s’est arrêté sur le panais (Pastinaca sativa). Ce légume racine moins bien connu que la carotte présente une certaine originalité avec sa chair blanchâtre, ses saveurs sucrées et amères et son riche profil aromatique. Provenant de l’Europe et de l’Asie, ce légume de la famille des Apiaceae est bien adapté aux conditions climatiques du Québec. D’un point de vue nutritionnel, le panais est plus riche en fibres alimentaires que la carotte (Tableau 1.1). Son apport considérable en fibres est d’intérêt pour l’utilisation et la valorisation de ce légume en cuisine et en industrie, puisque les experts recommandent à la population d’augmenter sa consommation en fibres alimentaires.

Tableau 1.1 : Données nutritionnelles pour 100g de panais et de carotte crus.

Éléments nutritifs Panais (100g) Carotte (100g) Eau (g) 79,53 ± 1,54 88,29 ± 0,43 Énergie (Kcal) 75,00 41,00 Protéine (g) 1,20 0,93 ± 0,01 Glucide (g) 17,99 9,58 Fibres totales (g) 3,40 ± 0,40 2,4 ± 0,00 Cendre (g) 0,98 0,97 ± 0,01 Potassium K (mg) 375 320 ± 8

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La purée de panais est un ingrédient au potentiel nutritionnel et sensoriel intéressant. Toutefois, peu de travaux se sont intéressés à ses propriétés fonctionnelles. En séparant les le sérum et la pulpe de panais, Castro et al. (2012) ont effectué des recompositions des suspensions de panais selon différentes concentrations de pulpe (10 à 50%). Ils ont montré que la concentration en pulpe, proportionnelle à la fraction volumique (ϕ), influençait les propriétés rhéologiques de la purée.

Les travaux de Castro et al. (2013) ont aussi montré qu’un traitement d’homogénéisation plus intense diminuait la taille des larges particules (d > 100µm), augmentant ainsi la fraction volumique de petites particules (d < 100µm). Outre l’effet sur les particules, une homogénéisation plus intense augmentait la viscosité du sérum de panais. Les auteurs ont associé ce phénomène à un accroissement de la solubilisation de la pectine (Castro et al., 2013). Ces travaux ont également révélé que la modification des paramètres de cuisson du légume (temps, température) influençait aussi le contenu en solides solubles et insolubles de la purée.

En préparation aux travaux présentés dans le présent mémoire, des travaux préliminaires ont porté sur la caractérisation de deux purées de panais préparées en utilisant des modes de cuisson différents, l’une à cuisson rapide (100°C pendant 20 min) et l’autre à cuisson lente (60°C pendant 6 heures). La purée issue d’une cuisson rapide s’est avérée plus attrayante au niveau sensoriel (texture lisse et onctueuse) et ce type de préparation a ainsi été privilégié dans le cadre de ce mémoire.