Rapid visco analyser: influence des caractéristiques intrinsèques de l'amidon et des activités alpha-amylasiques sur les propriétés de gélification des moutures de blés tendres

Session Posters

Rapid Visco AnaLyser:

infLuence des caractéristiques intrinsèques

de L'amidon et des activités aLpha-amyLasiques

sur Les propriétés de géLification

des moutures de bLétendre*

'Poster présenté aux 56MJournées Techniques

des Industries Céréalières - Oct.2005

1Département Qualitédes productions agricoles,

Centre Wallon de Recherches agronomiques

-Chaussée de Namur 24,B-5030 Gembloux,

Belgique-Mail: lenartz@cra.wallonie.be

eUnité de Technologie desIndustries

Agro-alimentaires, Faculté universitaire des Sciences agronomiques deGembloux - Passage des Déportés 2, B-5030 Gembloux, Belgique

lUnité de Phytotechnie des régionstempérées,

Facultéuniversitaire des Sciences agronomiques de Gembloux-Passage desDéportés 2,B-5030

Gembloux, Belgique

Jonathan

LENARTZ

1,

Carinne MASSAUX

2,

Georges SINNAEVP, Marianne SINDI(

2

,

Bernard BODSON

3,

André FALISSP,

Claude DEROANNP, Pierre DARDENNP

La méthode de l'indice de chute de Hagberg est largement utilisée pour l'estimation de l'activité alpha-amylasique endogène et la mise en évidence des problèmes de

germination sur pied du grain de blé. Son principe repose sur la mesure de la vitesse de liquéfaction, due aux alpha-amylases, d'un empois de farine et d'eau placé dans un bain-marie porté à ébuLLition. Cette méthode suppose que les propriétés de gélification de la composante amidon des farines sont constantes, les différences d'indice de chute de Hagberg n'étant alors que la conséquence des variations d'activité alpha-amylasique entre les lots. Cependant, différentes études ont montré que les propriétés des farines de blé pouvaient être influencées par d'autres paramètres que leur seule activité amylolytique. Récemment, il a été mis en évidence que les blés de type waxy fournissaient des valeurs d'indice de chute de Hagberg «aberrantes », ceci suggérant que les faibles valeurs de Hagberg ne sont pas nécessairement liées à des activités alpha-amylasiques élevées mais peuvent être également dues à

des différences de composition et de structure des amidons des lots. Cependant, la méthode de l'indice de chute de Hagberg ne permet pas de distinguer l'influence des deux composantes.

Industries des céréales n0147

e

Avril/Mai 2006

l'objectif de cette étude est d'investiguer les variabilités des propriétés de gélification des moutures intégrales de 10 variétés de blé tendre couramment cultivées en Belgique tout en tentant de séparer la contribution de la composante amidon de ceLLedes alpha-amylases sur ces propriétés. Pour ce faire, l'utilisation, lors des mesures des propriétés de gélification au RVAd'une solution d'AgNO,de 2 mM comme inhibiteur des activités alpha-amylasiques des échantiLLons est évaluée.

Conditions

expérimentales

de production

des échantillons

10 variétés ont été cultivées selon un même itinéraire phytotechnique classique. 4 répétitions (parceLLes) ont été produites pour chaque variété sur la plate forme expérimentale de Gembloux (Belgique).

Production

des moutures intégrales Les moutures intégrales ont été obtenues par broyage au moulin Cyclotec muni d'une griLLede 1mm (Foss, Danmark).

Extraction des amidons Les amidons ont été obtenus par fractionnement des farines selon un procédé semi-pilote de type « Batter» (Figure 1).

Détermination des propriétés

de gélification

Les propriétés de gélification ont été obtenues selon la méthode !CC

W162 au Rapid Visco Analyser (RVA- Newport, Australia) :

• cycle de chauffage refroidissement de 13 minutes;

• prise d'essai: 4,00 g pour les moutures intégrales et 3,00 g pour les amidons (pesée corrigée sur base 14% de MS) ;

• masse totale de suspension : 29,00 g pour les moutures intégrales et 28,00 g pour les amidons;

• pour la méthode alternative: remplacement de l'eau distillée par une solution d'AgN032 mM.

Détermination des

activités alpha-amylasiques

Les activités alpha-amylasiques ont été obtenues par la méthode spectrophotométrique selon la méthode Amylazyme (Megazyme, Irlande).

R

é

s

uL

tats

et1r

lSCUSSlon

·

Propriétés

de gélification

des moutures intégrales avec et sans inhibiteur Les analyses de viscosité effectuées dans l'eau distillée permettent l'expression des activités

amylotytiques des alpha-amylases endogènes. Une forte variabilité est observée au niveau des profils de viscosité mesurée dans l'eau distillée des moutures intégrales des 10 variétés de blé tendre (Figure 2A).

Par exemple, les valeurs de pics de

Session Post

ers

Farine +eau + eau

(60%poids farine)

-

+

(400%poids farine) Lyophilisation

1

et stockage

t

t

~ Pétrissaqe :2mi, Cycle de trois

Repos: 8min centrifugations

'''''',,

~

1+

eau (100 %poids farine) décantat

~ Mélaoge: 20 mi,

1

Agitation et circulationen boucle: 35 min

t

1 I~ 1 1 Gluten Lait d'amidon 1 1

1

1 : ~ Fibres1 (stocké 24 h à 4 0G) 1

t

-Filtration

Figure 1:Procédésemi-pilote d'extraction de l'amidonde type «Batter».

Meunier - Apache Folio .- Mercury - Buccaneer Ordéal - Agami - Rialto - Corvus Dream 4500 4000 A 3500

0::

-

3000 ~ .2500 :t:: ln 82000

'"

5 1500 1000 i /,; . ! ~,~~~---~ o 2 4 6 8 10 12 Temps (min) PV1 4500 .B 4000 . 3500

0::-~ 3000 -CI> :t::

:g

2500 u ln 52000 1500 1000 500 20 10 ,

O+~

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0

o 2 4 6 8 10 12 14 Temps (min) 00 90 80 70 --i œ 603 ü 50 ~. Ë 40 ;; -0 30.9 20 la o 14 00 90 80 70 --i et> 603 "0 50 ~. Ë 40 ;; -0 30()

Figure 2:Profil deviscosité (RVA)obtenu pour lavariétés deblé tendre

A : moutures intégrales avecdel'eaudistillée,

B : moutures intégrales avec une solution d'AgNO,2 mM.

Session Posters

viscosité (PV1)varient de 456 à 2397 cPen fonction de la variété considérée. Les écarts observés en termes de viscosité sont

partiellement dus aux différences d'activités alpha-amylasiques des grains produites lors de l'émergence de la germination sur pied dans les

parcelles d'essais. Cependant, au même titre que l'indice de chute de Hagberg, il n'est pas possible de distinguer lapart des activités

alpha-amylasiques de celles de la

composante amidon sur base d'une

seule mesure de viscosité réalisée dans l'eau distillée. La mesure de la viscosité en présence d'inhibiteur des activités alpha-amylasiques (solution d'AgNO,2 mM) constitue un outil intéressant pour pallier ce problème.

Lesprofils deviscosité obtenue avec

une solution de 2 mM d'AgNO,sont

repris Figure 28. Une certaine variabilité est observée en fonction des variétés. Dans le cas de l'utilisation d'inhibiteur des activités amylolytiques, les contrastes observés - par exemple, les pics de viscosités (PV2) variant de 3040 à 4052 cP(Figure 3) - sont moins liées auxactivités alpha

-amylolytiques qu'à des différences de composition et de structure de certains composants des moutures intégrales, particulièrement de l'amidon, responsable des propriétés de viscosité lors d'un cycle de chauffage refroidissement.

4500

3040

PV2-PV1 (réduction dela viscosité due à l'activitéamylolytique)

4000 • PV2(picde viscosité intrinséque) 3500 3329 Oream Ordéal Folio Apache Agami Mercury Rialto Buccaneer Corvus Meunier 0::3000 .!:! ~ 2500 '" 22000 en s1500 1000 500

Figure 3: Picdeviscosité intrinsèque des moutures intégrales de la variétés de blé tendre et réduction

de leur viscosité due auxactivités amylolytiques.

Corvus Agami Meunier Apache Buccaneer

Dream Rialto Folio Mercury Ordéal

6000 00 5000 80 ~4000 60 ;ni ~ 3 Ul 3000 'C 0 /D. 0 _<il Ul

:

>

40Ë 2000 CD -0 (") 20~ 1000 a ., ₀ a 2 4 6 8 la 12 14 Temps (min) Dream us R2=0,94 Rialto •• Ordéal Apache uccaneer Agami +

Figure 4 : Relation entre le facteur (PV2 -PV1)1PVl et l'activité alp

ha-amylasique des moutures intégrales de la variétés de blé tendre.

Industries des céréales n0147

Figure 5 :Profil de viscosité (RVA)obtenu aveceau distillée

des amidons extraits dela variétés de blé tendre.

36oo+---r---~---r----~--~----~ 2900 9 8 7

.

.-> 6 Q.. 5

..

-> 4 Q.. c-4 3 ~ 2 1 O+-__M~eu~n~~r~ ~ ~ ~ _ o 0,5 1 1,5 2 Activité alpha-amylasique (unitéCeralpha 19demouture) Folio + +Mercury Avril/Mai 2006 R2=0,72 Apache Agami

•

Buccaneer Meunier Mercury • • Corvus «Dreem 3100 3300 3500 3700 3900 4100

Pic de viscosité intrinsèque

Propriétés

de gélifications

des moutures intégrales

et activités

alpha-amylasiques

endogènes

La comparaison, pour une même variété, des profils de viscosité obtenus avec et sans inhibiteur

s'avère très intéressante. En effet, la différence deviscosité entre les pics obtenus avec eau et avec inhibiteur (PV2 - PV1)est le reflet de l'impact des activités amylolytiques

endogènes sur la liquéfaction de l'empois de mouture et d'eau. Cet impact diffère fortement en fonction des variétés (Figure 3). L'utilisation du double protocole permet donc de bien distinguer la contribution des caractéristiques intrinsèques des moutures intégrales (profil avec inhibiteur) de celles des activités amylolytiques endogènes

responsables de la liquéfaction de l'amidon (différence entre les profils

de viscosité). Afin de valider au

mieuxl'impact enzymatique, les activités alpha-amylasiques endogènes (déterminées par une méthode spectrophotométrique basée sur l'utilisation d'un substrat

spécifique aux alpha-amylases) sont

comparées aux différences de

viscosité entre les deux protocoles. Ces résultats confirment bien l'action

Session Poster

s

des activités amylasiques sur les propriétés de gélification des moutures intégrales. De plus, au vu de la très bonne corrélation

existante entre le rapport (PV2 - PV1) / PV1 et l'activité alpha-amylasique des moutures (Figure 4), il peut être envisagé de prédire de manière rapide et précise cette activité, quelle que soit la variété de blé.

Propriétés

de gélifications

des moutures intégrales

et des amidons extraits

Les profils de viscosité des amidons extraits (Figure 5) confirment les constatations établies à partir des mesures réalisées sur les moutures intégrales: les propriétés de gélification des amidons issus de 10 variétés sont différentes. Par exemple, l'amidon de la variété

Meunier produit une viscosité à

chaud et après refroidissement supérieure de près de 15 %à la viscosité développée par la variété

Dream. La relation entre les

propriétés de gélification des amidons et des moutures intégrales

(Figure 6) montre également

l'impact de la composante amidon sur les propriétés de gélification des moutures intégrales. Ces résultats révèlent une variabilité non

négligeable probablement due aux

différences de structure et de composition de l'amidon (teneur en amylose et lipides complexés, taille des granules, endommagement des amidons, etc.) en fonction des variétés cultivées.

.

co

.

ndusions

Cette étude met en évidence une information technique importante: l'utilisation d'un double protocole (eau-Aqjlû.) au Rapid Visco Analyser permet de séparer la contribution sur les propriétés de gélification des moutures intégrales de blé tendre de la composante amidon de celle des alpha-amylases endogènes. Deplus, il peut être envisagé de prédire de manière précise les activités alpha -amylasiques endogènes en utilisant le double protocole tout en minimisant les difficultés

rencontrées au niveau de la méthode de l'indice de chute de Hagberg. D'un autre côté, l'étude met en évidence un autre point important: la composante amidon des blés n'est pas constante. Les amidons issus de variétés différentes présentent des propriétés physicochimiques contrastées. En d'autres termes, il peut être envisagé de produire des amidons de qualités différenciées

susceptibles d'être utilisés dans des

applications industrielles ciblées.•

Industries des céréales n0147 _ Avril/Mai 2006