Comment la teneur en protéines influe-t-elle sur la fonctionnalité du blé panifiable?

Bin Xiao Fu, Ph. D.
Chercheur et gestionnaire de programme
Recherche sur le blé panifiable et le blé dur
binxiao.fu@grainscanada.gc.ca

Le programme de Recherche sur le blé panifiable et le blé dur soutient le système canadien d’assurance de la qualité du blé de multiples façons. Nous analysons la qualité des nouvelles récoltes, évaluons de nouvelles lignées de blé dans le cadre d’essais d’enregistrement, fournissons la base scientifique des tolérances associées aux grades de blé et contrôlons les cargaisons de blé. Nos travaux de recherche visent à comprendre comment les propriétés physicochimiques et biochimiques du blé influent sur sa qualité, et nous mettons au point de nouvelles techniques d’évaluation de la qualité du blé.

Nous avons récemment entrepris une étude pour mieux comprendre l’incidence des protéines sur le rendement à la transformation du blé AAC Brandon, la variété dominante de blé roux de printemps de l’Ouest canadien (CWRS). Bien que la teneur et la composition en protéines soient cruciales pour la qualité fonctionnelle du blé, il a été difficile d’isoler l’une de l’autre pour comprendre leur contribution au rendement à la transformation du blé. Pendant une sécheresse, la teneur en protéines du blé peut augmenter, et la saison de croissance chaude et sèche de 2021 dans l’Ouest canadien a constitué une occasion unique d’obtenir des échantillons d’AAC Brandon avec une gamme de teneur en protéines plus large que d’habitude. En utilisant ces échantillons, nous avons mesuré les variations du rendement à la mouture, des propriétés de la pâte et de la qualité boulangère en fonction de la teneur en protéines. Nous avons également examiné la composition en protéines pour comprendre le fondement biochimique des variations de fonctionnalité observées.

Échantillons de blé et qualité de la farine

Des échantillons d’AAC Brandon (CWRS no 2 ou supérieur) ont été mélangés en sept agrégats en fonction de leur teneur en protéines. Les agrégats ont été divisés en groupes de 11,5 %, 12,6 %, 13,6 %, 14,5 %, 15,6 %, 16,6 % et 17,7 % de protéines. Nous avons constaté que le poids spécifique diminuait progressivement avec l’augmentation de la teneur en protéines (figure 1a). Le poids spécifique de chaque agrégat était toutefois supérieur au minimum requis pour le blé CWRS no 1 (79 kg/hl). Des échantillons de farine ont été préparés à l’aide d’un moulin de laboratoire Bühler MLU 202 avec un taux d’extraction constant de 74 % pour l’analyse comparative. Le rendement à la mouture a augmenté pour les agrégats dont la teneur en protéines était comprise entre 11,5 % et 14,5 %, mais a diminué pour les agrégats dont la teneur en protéines était plus élevée, en raison d’une diminution de la taille des grains et du poids spécifique (figure 1 b).

Propriétés de la pâte et qualité du produit final

Les propriétés de la pâte ont été mesurées au farinographe et à l’extensographe selon les méthodes internationales de l’AACC (en anglais). Les résultats de nos essais sur les agrégats de blé AAC Brandon sont présentés au tableau 1. On a constaté que le besoin de malaxage, comme indiqué par le temps de développement de la pâte, augmentait avec l’augmentation de la teneur en protéines. La force de la pâte, mesurée par la résistance maximale (Rmax) et la stabilité, a également augmenté avec la teneur en protéines. L’extensibilité de la pâte montrait une tendance à la hausse avec l’augmentation de la teneur en protéines.

La qualité boulangère a été déterminée à l’aide du procédé rapide canadien (PRC) et du procédé levain-levure (LL). Les résultats du procédé LL ont montré que le volume du pain augmentait avec la teneur en protéines (fig. 2), alors qu’aucun changement de volume n’a été observé avec le PRC. Nous avons effectué une analyse du profil de texture de la mie de pain à l’aide d’un analyseur de texture TA.XT2. Les pains produits par le PRC et le procédé LL affichaient une diminution de la dureté de la mie avec l’augmentation de la teneur en protéines (fig. 3).

Protéines de la farine et fractions protéiques fonctionnelles

Les protéines de la farine ont été fractionnées en protéines monomériques (PM), gluténines solubles (GS) et gluténines insolubles (GI). La quantité absolue de GI dans la farine provenant des agrégats de blé AAC Brandon a augmenté linéairement avec la teneur en protéines, tandis que le pourcentage de GI par rapport à la quantité totale de protéines est resté largement inchangé (figure 4). Nous avons également constaté que la somme des quantités de GS et de PM augmentait proportionnellement à la teneur en GI (figure 5).

Les gluténines insolubles ont été analysées par chromatographie liquide ultra-haute performance en phase inversée. La fraction de gluténines insolubles dans le 1-propanol à 45 % a été réduite et alkylée avant d’être séparée à l’aide d’une colonne BEH C4 300Å. Nos résultats ont confirmé que la quantité totale de GI était directement liée à la teneur en protéines de la farine et que la proportion de GI par rapport aux protéines totales variait peu lorsque les résultats étaient normalisés selon une teneur en protéines de 13,5 % (tableau 2).

Conclusions

Le rendement à la mouture a augmenté lorsque la teneur en protéines est passée de 11,5 % à 14,5 %, mais il a diminué lorsque la teneur en protéines a continué d’augmenter.
Le blé AAC Brandon présentait des propriétés de la pâte bien équilibrées dans une large gamme de teneurs en protéines : la force de la pâte et le temps de développement de la pâte augmentaient avec la teneur en protéines, et l’extensibilité avait une tendance à la hausse.
La corrélation positive entre la force de la pâte et la teneur en protéines du blé AAC Brandon était due à une augmentation de la quantité totale de gluténines insolubles et non à sa proportion dans les protéines totales.
Les propriétés de la pâte bien équilibrées de tous les agrégats de blé AAC Brandon peuvent être attribuées au rapport relativement constant entre les gluténines insolubles et la somme des protéines monomères et des gluténines solubles.
Le volume du pain a augmenté avec la teneur en protéines lorsqu’il a été mesuré à l’aide du procédé LL.
La dureté de la mie de pain a diminué avec l’augmentation de la teneur en protéines.

graphique montrant le poids spécifique (a) et rendement à la mouture (b) poursept agrégats de blé AAC Brandon en fonction de leur teneur en protéines. — **Figure 1** Poids spécifique (a) et rendement à la mouture (b) pour sept agrégats de blé AAC Brandon en fonction de leur teneur en protéines.

Agrégats de protéines – AAC Brandon (%)	Poids spécifique (kg/hl)	Rendement à la mouture (%)
11,5	82,2	75,7
12,6	81,7	75,8
13,6	81,3	76,3
14,5	81,2	76,5
15,6	80,8	76,5
16,6	80,3	74,9
17,7	79,5	74,3

une photo montrant le test de cuisson Sponge and Dough a entraîné des volumes de pain qui ont augmenté à mesure que la teneur en protéines augmentait. — **Figure 2** Le procédé levain-levure a produit des volumes de pain augmentant avec la teneur en protéines.

Graphique montrant la dureté de la mie en fonction de la teneur en protéines pour les agrégats AAC Brandon. — **Figure 3** Dureté de la mie en fonction de la teneur en protéines pour les agrégats de blé AAC Brandon (en bleu : procédé rapide canadien; en rouge : procédé levain-levure).

Agrégats de protéines – AAC Brandon (%)	Dureté de la mie (procédé rapide canadien)	Dureté de la mie (procédé levain-levure)
11,9	13,5	15,1
183,3	179,8	163,1
138,0	115,4	109,2
16,8	154,4	106,2

Graphique montrant l'effet de la teneur en protéines sur la quantité et la proportion de gluténine insoluble dans les agrégats AAC Brandon — **Figure 4** Effet de la teneur en protéines sur la quantité et la proportion de gluténines insolubles dans les agrégats de blé AAC Brandon.

Protéines de la farine (%)	Quantité de gluténines insolubles (Abs^{Footnote 1} 210 nm^{Footnote 2})	Proportion de gluténines insolubles dans les protéines totales (%)
10,55	0,35	17,73
11,68	0,39	17,69
12,83	0,44	18,58
13,67	0,47	18,64
14,67	0,51	18,94
15,77	0,56	18,94
17,13	0,61	18,95
Table 1 Notes Footnote 1 Abs = Absorbance Return to footnote 1 referrer Footnote 2 nm = nanometres Return to footnote 2 referrer

Graphique montrant l'effet de la teneur en protéines sur le rapport de la gluténine insoluble à la gluténine soluble (IG/SG) et le rapport de la gluténine insoluble à la somme des protéines monomères et de la gluténine soluble (IG/(MP + SG)). — **Figure 5** Effet de la teneur en protéines sur le rapport gluténines insolubles/gluténines solubles (GI/GS) et sur le rapport gluténines insolubles/somme des protéines monomères et gluténines solubles (GI/[PM + GS]).

Protéines de la farine (%)	Rapport GI/GS	Rapport GI/(PM + GS)
10,55	0,673	0,215
11,68	0,689	0,215
12,83	0,757	0,228
13,67	0,775	0,229
14,67	0,813	0,234
15,77	0,832	0,234
17,13	0,857	0,234

**Tableau 1 Comparaison des propriétés de la pâte pour les agrégats de blé AAC Brandon en fonction de leur teneur en protéines (%).**
Propriété de la pâte	11,5 %	12,6 %	13,6 %	14,5 %	15,6 %	16,6 %	17,7 %
Farinographe
Absorption, %	62,5	62,9	63,3	63,6	64,5	66,4	63,3
Temps développ. pâte, min.^{Footnote 1}	3,25	6,25	6,75	9,25	11,25	9,50	14,50
Stabilité, min.	8,0	12,0	13,5	14,5	16,5	15,5	20,0
Extensographe
Force (Rmax), UB^{Footnote 2}	465	556	554	614	646	598	732
Extensibilité (longueur), cm^{Footnote 3}	19,5	18,4	20,4	19,3	20,5	22,0	21,2
Surface, cm²^{Footnote 4}	119	130	146	153	171	168	197
Table 1 Notes Footnote 1 min = minutes. Return to footnote 1 referrer Footnote 2 UB = unités Brabender. Return to footnote 2 referrer cm = centimètres. Return to footnote 3 referrer cm² = centimètres carrés. Return to footnote 4 referrer

Tableau 2 Comparaison de la composition en sous-unités des gluténines insolubles dans le 1-propanol à 45 % dans les agrégats de blé AAC Brandon en fonction de leur teneur en protéines.^{Footnote 1}
Composition en sous-unités	11,5 %	12,6 %	13,6 %	14,5 %	15,6 %	16,6 %	17,7 %
Gluténines insolubles (aire de pic x 10⁶)
Sous-unités des gluténines de poids moléculaire élevé (PME)	4,6	5,4	5,5	5,7	5,5	5,9	5,8
Sous-unités des gluténines de poids moléculaire faible (PMF)	11,7	12,0	12,0	11,8	11,5	11,6	11,6
Aire totale des gluténines insolubles	16,3	17,5	17,5	17,5	17,1	17,4	17,4
PME/PMF	0,43	0,45	0,46	0,48	0,48	0,51	0,50
Table 1 Notes Footnote 1 Tous les résultats ont été normalisés en fonction d’une teneur en protéines de la farine de 13,5 %. Return to footnote 1 referrer

Membres de l’équipe

Chercheur et gestionnaire de programme

Bin Xiao Fu, Ph. D.

Chimistes

Kun Wang, Ph. D.
Carly Isaak
Ray Bacala

Techniciens

Altash Yirdaw
Alyssa Hilapo
Angélique Parajas
Andrea Iverson
Dale Taylor
Jerry Suchy (retraité)
Joseffus Santos
Katherine Cordova
Shermy Jayasekara
Ofelia Francisco-Pabalan (retraitée)
Yuming Chen

Publications récentes

WANG, K., C.J. POZNIAK, Y. RUAN et B.X. FU. « Unveiling the impact of durum wheat protein quantity and quality on textural properties and micro-structure of cooked pasta », Cereal Chemistry, vol. 100, no 2 (2022), p. 484-499.
https://doi.org/10.1002/cche.10627 (en anglais)
BACALA, R., D.W. HATCHER, H. PERREAULT et B.X. FU.« Challenges and opportunities for proteomics and the improvement of bread wheat quality », Journal of Plant Physiology, vol. 275 (2022), art. 53743.
https://doi.org/10.1016/j.jplph.2022.153743 (en anglais)
SARKAR, A. et B.X. FU. « Impact of quality improvement and milling innovations on durum wheat and end products », Foods, vol. 11, no 12 (2022), art. 1796.
https://doi.org/10.3390/foods11121796 (en anglais)
WALKOWIAK, S., D. TAYLOR, B.X. FU, D. DRUL, K. PLESKACH et S.A. TITTLEMIER. « Ergot in Canadian cereals – relevance, occurrence, and current status », Canadian Journal of Plant Pathology, vol. 44, no 6 (2022), p. 793-805.
https://doi.org/10.1080/07060661.2022.2077451 (en anglais)
ODURO-OBENG, H., F.B. APEA-BAH, K. WANG, B.X. FU et T. BETA. « Effect of cooking duration on carotenoid content, digestion and potential absorption efficiencies among refined semolina and whole wheat pasta products », Food & Function, no 13 (2022), p. 5953-5970.
https://doi.org/10.1039/D2FO00611A (en anglais)