Alimentation, santé globale 10 min

Relations entre structure et texture de génoises enrichies en protéines de légumineuses

Qu’ils soient issus de céréales ou d’autres grandes cultures, de nombreux produits alimentaires ou non, voire intermédiaires (grains…), à base d’amidon, se présentent sous forme de solides alvéolaires et composites (pains, biscuits, céréales pour petit-déjeuner, films et objets biodégradables…). La conception de leurs propriétés d’utilisation requiert la maîtrise de leur élaboration et de leur conservation.

Publié le 03 juin 2020

illustration Relations entre structure et texture de génoises enrichies en protéines de légumineuses
© INRAE

Un gâteau bon pour les seniors !

Relations entre structure et texture de génoises enrichies en protéines de légumineuses

Génoise

Les aliments enrichis en légumineuses ont une teneur élevée en protéines et présentent un bon équilibre d’acides aminés essentiels. Ils revêtent donc un intérêt nutritionnel important, notamment pour les seniors. Cependant, l’accroissement de la teneur en protéines peut affecter négativement la texture de ces aliments.

Ces modifications ont été étudiées précisément dans le cas de la génoise, un aliment courant, apprécié du grand public. Dans ce but, les propriétés rhéologiques de pâtes de génoise,  qui régissent la texture du produit fini, et de leur phase liquide ont été mesurées, après addition de protéines de pois (PP). La recette traditionnelle consiste à préparer des mousses, à base d'œuf entier et de sucre, dans un mélangeur planétaire et d’y ajouter de la farine de blé (FB) afin de former une pâte de génoise. Dans cette étude, 10 à 40% de la farine de blé ont été remplacés par des protéines de pois.

L’introduction de PP en quantité croissante diminue le volume d’air incorporé dans les mousses, ce qui entraîne une augmentation de la densité de la génoise de 0,21 à 0,34, et donc de sa fermeté. Toutes les mousses et leurs phases liquides ont un comportement visqueux rhéofluidifiant : leur viscosité diminue quand la vitesse de cisaillement augmente. Leur comportement, sous faibles déformations, s’apparente plus à celui d’un solide que d’un liquide. Toutes les propriétés rhéologiques augmentent d'un facteur 10 lorsque [PP] croît de 0 à 40%, ce qui accroît la stabilité de la pâte. L’ observation  microscopique de la pâte et de la génoise suggère que les PP forment un réseau de particules connectées dans la phase continue qui, par leur gonflement, favorise l'augmentation des propriétés rhéologiques et, par conséquent, de la densité de la mousse puis de la génoise.

Le rôle négatif de l’addition de PP sur la texture de la génoise pourrait donc être compensé par le procédé d’aération de la pâte.

Partenaires : cette étude a été menée par l’unité BIA, dans le cadre de la thèse de Mélissa Assad-Bustillos, qui a bénéficié d’une convention Cifre avec la Sté Cerelab, et du projet ANR-AlimaSSenS ("vers une offre Alimentaire Adaptée et Saine à destination des populations SeniorS”) porté par Gilles Féron (INRAe-CSGA, Dijon, co-directeur de thèse de Mélissa).

Financement : ANR (projet ANR-14-CE20-0003)

Publication associée : Assad Bustillos, M., Jonchère, C., Garnier, C., Réguerre, A. L., & Della Valle, G. (2020). Rheological and microstructural characterization of batters and sponge cakes fortified with pea proteins. Food Hydrocolloids, 101, 105553.
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105553

Mastication de la brioche et de la génoise

Comment les seniors mastiquent et fragmentent des aliments céréaliers moelleux ?

Mastication de la bioche

Afin de proposer une offre alimentaire adaptée aux personnes âgées (> 65 ans), il est nécessaire de comprendre l'impact des changements d'état bucco-dentaire, survenant avec l'âge, sur les processus de mastication, et leurs conséquences sur le plaisir de manger. Pour les aliments céréaliers, deux produits traditionnels et commerciaux, connus par leur texture souple (ou caractère moelleux), ont été choisis comme exemples : la brioche et la génoise.

Pour ces deux aliments, une fois précisés leur comportement mécanique et leur structure alvéolaire, cette étude a examiné les mécanismes de fragmentation conduisant à la formation du bol alimentaire lors de la mastication, chez 20 personnes, âgées de 65 ans et plus, présentant des états de santé bucco-dentaire différents, en termes d’unité fonctionnelles postérieures*,  et des débits salivaires variables. La taille des particules du bol alimentaire a été déterminée par analyse d’images, pour trois séquences de mastication, et les courbes de distribution granulométrique résultantes ont été modélisées pour déterminer l'hétérogénéité et la taille médiane des particules. Les résultats révèlent que pour la génoise, la taille des particules diminue progressivement, ce qui témoigne d’un mécanisme de fragmentation. En revanche, pour la brioche, la mastication  implique une combinaison de fragmentation et d'agglomération des particules. En outre, un état dentaire satisfaisant favoriserait la fragmentation. Enfin, ces typologies de comportement peuvent être interprétées par la différence de structure des aliments.

Ces résultats seront utilisés pour concevoir des aliments céréaliers enrichis en protéines végétales et, à plus long terme, pour valider un modèle numérique de la mastication des aliments.

Partenaires : ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet ANR-AlimaSSenS (ANR-14-CE20-0003). Ils sont l’objet de la thèse de Mélissa Assad-Bustillos, co-dirigée par G. Feron (unité CSGA, AgroSup Dijon, du CNRS, de l’INRA et de l’Université Bourgogne Franche-Comté). La thèse bénéficie d’une convention Cifre avec la société Cerelab, et le projet AlimaSSens a été labellisé par les pôles de compétitivité Vitagora et Valorial.

Publication associée : M. Assad-Bustillos, C. Tournier, G. Feron, S. Guessasma, AL Reguerre, G. Della Valle. Fragmentation of two soft cereal products chewed by elderly with different oral health status. Food Hydrocolloids  2019, 91, 153-165, doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.01.009

* Unité Fonctionnelles Postérieures(PFU) = couple de molaires en correspondance sur les mâchoires supérieure et inférieure
Si PFU ≤ 4 on considère l’état dentaire déficient,
Si PFU ≥ 7, on considère l’état dentaire satisfaisant.

La farine de pois : un apport nutritionnel dans les aliments extrudés expansés

Comment les propriétés mécaniques du matériau influencent-elles la texture des aliments ?

Structure multi-échelle des snacks

Les protéagineux sont une excellente source d’amidon (40-55% base sèche), de protéines (20-30%) et de fibres (10-30%). Par rapport aux céréales, les protéines des protéagineux sont relativement riches en lysine et faibles en acides aminés soufrés : cystéine, méthionine et tryptophane. La combinaison entre des aliments protéagineux et céréaliers permet d'obtenir un profil protéique nutritionnel adéquat. La formulation de snacks extrudés sans gluten et non OGM, entièrement à base de protéagineux est une façon intéressante d'introduire les légumineuses auprès du jeune public.

Ces nouvelles snacks présentent une texture qui dépend de leur masse volumique, de la structure alvéolaire et des propriétés intrinsèques du matériau constitutif, appelé matériau pariétal (figure ci-dessus). Afin de pouvoir prédire la texture des snacks, il est nécessaire de comprendre l’organisation des phases constituent les ingrédients (l’amidon, les protéines), s’appelle la morphologie amidon-protéines, et les propriétés mécaniques du matériau pariétal, puis de les intégrer dans un modèle numérique de prédiction.

Le matériau pariétal présente une morphologie avec une matrice d’amidon enchâssant des agrégats protéiques (Fig. 2). La taille des agrégats varie selon le type de la matière première (farine de pois, mélanges d’amidon (A) et de protéines de pois (P) de ratio A/P = 2/1 en base sèche) et l’intensité du traitement thermomécanique par extrusion. Des vides sont observés à l’interface de l’amidon et des protéines indiquant une faible résistance interfaciale. Les matériaux élaborés présentent un comportement fragile avec une rupture dans le domaine élastique pour les extrudés de farine de pois et une rupture dans le domaine plastique pour les extrudés des mélanges AP. L’indice d’interface amidon-protéines défini par le ratio du périmètre total des agrégats protéiques sur la racine carrée de leur surface totale gouverne la variation des propriétés mécaniques. L’augmentation de l’indice d’interface, avec une faible adhésion entre les protéines et la matrice d’amidon, fragilise le matériau.

Ces résultats montrent qu’il est possible de moduler les propriétés mécaniques des extrudés en fonction de leur morphologie, elle-même contrôlée par les conditions d’extrusion.

En perspectives, les images obtenues par microscope confocal à balayage laser (MCBL) seront intégrées dans un modèle numérique pour prédire le comportement mécanique de composites de pois et par suite des aliments alvéolaires extrudés.

Financement : cette étude a été financée par l'Inra et la région Pays de la Loire (cofinancement de la thèse d'Imen Jebalia)

Publication associée : Jebalia, I., Maigret, J-E., Réguerre, A-L., Novales, B., Guessasma, S., Lourdin, D., Della Valle, G., & Kristiawan, M. (2019). Morphology and mechanical behaviour of pea-based starch-protein composites obtained by extrusion. Carbohydrate Polymers, 223, 115086.

 

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