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Utilisation des ultrasons pour caractériser les nouilles alcalines jaunes fraîches



Expérience pour tester la caractérisation ultrasonore

Matières utilisées dans l’expérience

En vue de déterminer la sensibilité des ultrasons aux changements des propriétés mécaniques des nouilles alcalines jaunes fraîches, les chercheurs ont préparé des nouilles avec des ingrédients différents, entre autres :

  • farine de 2 différentes classes de blé canadien (la farine de blé de force blanc de printemps et la farine de blé dur);
  • 3 additifs différents, dont la transglutaminase.

La transglutaminase catalyse les réactions de transfert de l’acyle entre les résidus glutamyl liés aux peptides et les groupes ε amino de résidus de lysine, produisant des pontages covalents sans disulfure entre les protéines. Ces pontages de protéines enzymatiques devraient durcir la structure des protéines du gluten (Basman, Koksel et Ng, 2002; Autio et al., 2005).

Farine

Les chercheurs ont utilisé de la farine de blé dur et de la farine de blé de force de printemps

Pour fabriquer la farine de blé dur, les chercheurs ont :

  • broyé du blé AC Strongfield, une variété de blé dur ambré de l’Ouest canadien (CWAD), pour en faire de la semoule, et
  • réduit celle ci en farine entière (Hatcher et al., 2008b).

Pour faire de la farine de blé de force blanc de printemps, les chercheurs ont broyé un composite (plus de 99 %) d’échantillons multiples de la variété Snowbird du blé de force blanc de printemps de l’Ouest canadien (CWHWS) pour le transformer en farine entière à un taux d’extraction de 74 % (Hatcher et al., 2008b). Afin de minimiser l’effet de la taille des particules de farine sur la qualité des nouilles, ils ont utilisé des tamis de 132 μm pour broyer et bluter les deux farines et obtenir des distributions comparables de tailles de particules (Hatcher et al., 2008b).

Les chercheurs ont déterminé la teneur en protéines (% N × 5,7) au moyen d’un dosage de l’azote par combustion. Ils ont suivi les méthodes approuvées par l’American Association of Cereal Chemists (AACC, 2000) pour déterminer l’indice de gluten, la teneur en cendres et, par analyse rapide de la viscosité, les paramètres de collage de la farine.

Nouilles

À l’aide d’un agitateur à vitesse variable, les chercheurs ont mélangé :

  • 50 grammes de farine,
  • du chlorure de sodium et
  • une transglutaminase avec du kansui (selon le traitement).

Les concentrations de sel, de kansui et de transglutaminase dans la composition expérimentale des nouilles (P/P, base farine) étaient :

  • SK1 = 1 % NaCl + 1% kansui;
  • SK2 = 3 % NaCl + 1% kansui;
  • SKT = 1 % NaCl + 1 % kansui + 2 % transglutaminase.

Pour fabriquer les échantillons de nouilles, les chercheurs ont :

  • étalé la pâte sur un laminoir à nouilles de laboratoire avec un écartement initial de 3,0 mm, l’ont pliée longitudinalement puis étalée à nouveau pour imiter le processus de lamination utilisé par les fabricants de nouilles;
  • fait subir à la feuille résultante 7 autres réductions (Kruger, Anderson et Dexter, 1994) dans le laminoir, les rouleaux étant maintenus à 28 °C, avec un délai de 45 secondes entre les passages pour améliorer la reproductibilité des échantillons;
  • découpé des disques (d’un diamètre de 5 cm) dans la feuille de pâte en utilisant un instrument à découper métallique à bord tranchant, et obtenu 9 échantillons avec chaque feuille qu’ils ont divisés en 3 groupes :
    • 5 échantillons – utilisés pour obtenir 5 mesures aux ultrasons à différentes épaisseurs,
    • 1 échantillon – utilisé pour mesurer la relaxation des contraintes,
    • 3 échantillons – utilisés pour les mesures de densité;
  • laissé les échantillons reposer à la température ambiante (22 °C) durant une heure, ce qui permet l’activation de la transglutaminase quand elle est incorporée à la pâte de farine de blé (Alava et al., 2007).

La température des nouilles lors des mesures rhéologiques était de 23 °C.

Méthodes utilisées dans l’expérience

Afin de comprendre dans quelle mesure les tests aux ultrasons sont efficaces pour déterminer la texture des nouilles fraîches, les chercheurs ont comparé les résultats de tests aux ultrasons avec ceux d’un test de relaxation des contraintes. Les chercheurs ont effectué une analyse statistique afin d’interpréter les résultats.

Mesures rhéologiques au moyen des ultrasons

Montage expérimental :

  • un générateur-récepteur d’impulsions ultrasonores;
  • une paire de transducteurs ayant une fréquence centrale de 40 kHz;
  • un oscilloscope numérique.

Figure 1.

Montage pour une expérience avec les ultrasons

Montage pour une expérience avec les ultrasons : Échantillon, Oscilloscope, Transducteurs et Générateur-récepteur d’impulsions.

Pour mesurer les propriétés au moyen des ultrasons, les chercheurs ont :

  1. obtenu des échantillons de nouilles d’épaisseurs variables, par empilage;
  2. excité le transducteur d’émission avec une brève pointe de tension positive générée par le générateur-récepteur d’impulsions ultrasonores pour produire une impulsion ultrasonore qui a été transmise dans l’échantillon de nouille et le second transducteur (récepteur) a détecté cette impulsion;
  3. amplifié l’impulsion transmise avec un amplificateur de signaux incorporé au générateur-récepteur d’impulsions ultrasonores et moyenné l’impulsion transmise (120 fois) à l’aide de la fonction de moyennage de l’oscilloscope, ce qui a réduit le bruit aléatoire et augmenté le rapport signal sur bruit;
  4. téléchargé l’impulsion dans un ordinateur où celle ci a été filtrée (largeur de bande : 30 50 kHz) et obtenu le temps de transit et l’amplitude de l’impulsion au premier creux de chaque forme d’onde filtrée;
  5. déterminé la vitesse des ultrasons à partir des graphes du temps de transit des impulsions ultrasonores en fonction de l’épaisseur de la pâte;
  6. obtenu le coefficient d’atténuation des signaux à partir du graphe de l’intensité des signaux ultrasonores en fonction de l’épaisseur de la pâte.

Test de relaxation des contraintes

Les chercheurs ont effectué des mesures de la relaxation des contraintes en utilisant un analyseur de texture.

  1. Des échantillons de pâte ont été comprimés entre les plateaux de compression.
  2. La relaxation des contraintes a été mesurée sous compression uniaxiale.
  3. Des nouilles fraîches ont été décomprimées à 20 % de l’épaisseur initiale et la contrainte requise pour maintenir ce degré de déformation durant 1 minute (Bellido et Hatcher, 2009b) a été mesurée.
  4. À partir des courbes de relaxation des contraintes, on a obtenu la contrainte de compression maximale (σmax) en kPa, les paramètres sans dimension S* (l’aire sous la courbe de relaxation des contraintes) et la contrainte résiduelle globale (P*) (Bellido et Hatcher, 2009b).
    • (1/S*) est l’inverse de S* et est une indication du taux de relaxation global.
    • (P*) est la contrainte résiduelle globale et est une indication de la contrainte résiduelle dans l’échantillon.
    • Un taux de relaxation global élevé et une contrainte résiduelle globale élevée sont caractéristiques des aliments solides mous ayant une grande élasticité (Bellido et Hatcher, 2009b).

Mesures de densité

Il faut connaître la densité pour calculer :

  • le module des nouilles;
  • la vitesse des ultrasons;
  • l’atténuation des ultrasons.

Les chercheurs ont mesuré la densité en utilisant le principe d’Archimède (Bellido et al., 2009).

Analyse statistique

Les chercheurs ont effectué une analyse statistique de leurs mesures pour comprendre comment les résultats des tests aux ultrasons se comparaient à ceux de la relaxation des contraintes. À cette fin, ils ont :

  1. reproduit tous les tests 3 fois (n = 3) en utilisant un lot de nouilles fraîchement préparées pour chaque test;
  2. déterminé la variance en utilisant le modèle linéaire général (« GLM ») du Statistical Analysis System;
  3. utilisé la plus petite différence significative de Fischer pour comparer les valeurs moyennes des paramètres obtenus :
    • de mesures de densité et de mesures sur/avec les ultrasons (vitesse et atténuation des ultrasons, module de conservation, module de perte, rapport du module de perte au module de conservation);
    • de mesures de relaxation des contraintes (contrainte maximale, taux de relaxation moyen et contrainte résiduelle).

Remarque : À moins d’indication contraire, on a utilisé p < 0,05.