Commission canadienne des grains
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Utilisation des ultrasons pour caractériser les nouilles alcalines jaunes fraîches

Discussion des résultats de l’expérience

La présente étude montre que les ultrasons peuvent :

  • caractériser le comportement rhéologique des nouilles d’un point de vue non empirique (objectif);
  • réagir à un paramètre d’intérêt technologique. Exemple : la contrainte de compression maximale est liée à la fermeté des nouilles (Bellido et al., 2006) et est bien corrélée avec la force mesurée requise pour comprimer une nouille entre les molaires (Oh et al., 1983).

Caractéristiques de la farine

Le tableau 1 montre les caractéristiques chimiques et physiques de la farine utilisée dans la fabrication des échantillons de nouilles.

  • Les deux farines avaient les mêmes teneurs en protéines et indices de gluten.
  • La teneur en cendres de la farine de blé dur ambré est plus grande que celle de la farine de blé de force blanc de printemps. Une teneur en cendres élevée est souvent observée quand du blé dur riche en pigments jaunes est broyé pour être incorporé à la farine.
  • La farine de blé dur avait une capacité d’absorption de l’eau au farinographe nettement plus grande à cause de la dégradation de l’amidon causée par le broyage des grains plus vitreux du blé dur pour incorporer celui ci à la farine. Les tests d’analyse rapide de la viscosité ont également montré cette plus grande dégradation de l’amidon parce que la farine de blé dur donne une pâte dont les viscosités maximale et finale sont moins grandes.
  • L’amidon très dégradé n’est pas souhaitable dans les nouille faites de farine de blé tendre (Hatcher, Edwards et Dexter, 2008a). Cependant, l’amidon très dégradé dans la farine de blé dur a un effet moindre sur les nouilles fabriquées avec cette farine (Hatcher, Edwards et Dexter, 2008a).
Tableau 1. Analyses immédiates des farines de blé expérimental (blé de force blanc de printemps de l’Ouest canadien [CWHWS] et blé dur ambré de l’Ouest canadien [CWAD]) utilisées dans la production de nouilles alcalines jaunes fraîches.
Analyses CWHWS CWAD PPDS b
a CNA (« Combustion Nitrogen Analysis ») : dosage de l’azote par combustion
b PPDS : plus petite différence significative (p = 0,05)
c Décomposition = (viscosité maximale – viscosité maximale à chaud);
retour = (viscosité de la pâte après le refroidissement – viscosité maximale à chaud);
rapport de stabilité = [(viscosité finale – creux)/creux]);
rapport de retour = [(viscosité maximale – creux)/viscosité maximale].
Mesures      
    Teneur en protéines (CNAa), % 13,2 13,1 -
    Indice de gluten, % 95,8 93,6 -
    Teneur en cendres, % 0,41 0,62 -
    Teneur en eau (à l’état humide), % 14,9 14,2 -
Farinogramme      
    Absorption, % 62,4 76,4 -
    Durée d’élaboration de la pâte, min 10,0 4,3 -
    Stabilité, min 14,8 5,8 -
Paramètres de collage et de gonflement de la RVAc      
    Viscosité maximale, Pa s 3,117 2,203 0,051
    Creux, Pa s 1,725 1,324 0,031
    Décomposition, Pa s 1,391 0,879 0,061
    Viscosité finale, Pa s 3,130 2,712 0,032
    Viscosité de retour, Pa s 1,306 1,388 0,042
    Rapport de stabilité 0,81 0,40 0,02
    Rapport de retour 0,45 1,05 0,05

Propriétés déterminées par les ultrasons

Il est possible d’utiliser les mesures de la vitesse des ultrasons pour étudier et quantifier les effets qu’ont divers ingrédients sur les propriétés physiques des nouilles alcalines jaunes (figure 3A). Les chercheurs ont trouvé que la vitesse des ondes ultrasonores augmentait de façon importante dans tous les types de nouilles après un contrôle SK2 ou SKT relatif à un traitement de contrôle.

Figure 3A

A - Vitesses, les renseignements sont dans le texte.

Vitesses (A) et atténuations (B) des ultrasons obtenues avec des nouilles alcalines jaunes fraîches faites de farine de CWHWS ou de CWAD avec différentes combinaisons d’ingrédients. SK1 = 1 % NaCl + 1 % kansui, SK2 = 3 % NaCl + 1 % kansui et SKT = 1 % NaCl + 1 % kansui + 2 % transglutaminase.

Figure 3B

B - Atténuations, les renseignements sont dans le texte.

La vitesse des ultrasons étant plus grande dans les matières dures, elle semble sensible aux effets de durcissement du chlorure de sodium (Bloksma et Bushuk, 1988) et de la transglutaminase (Autio et al., 2005; Steffolani et al., 2008) sur les propriétés rhéologiques de la pâte. Cependant, les données montrent que les mesures de la vitesse des ultrasons ne peuvent distinguer les différences des propriétés de nouilles faites avec deux classes de blé différentes, ce qui confirme les résultats d’études antérieures de la pâte à pain (Kidmose, Pedersen & Nielsen, 2001) faites avec des ultrasons.

Les chercheurs ont conclu que la technique des ultrasons donne des mesures de vitesse exemptes d’artefacts. Ils ont déterminé la vitesse des ultrasons à partir de l’inverse de la pente de la droite d’ajustement optimal des données (figure 2A). L’excellent ajustement de la droite (R² = 0,997) montre que les effets des temps de transit dus à l’empilage des échantillons de nouilles sont trop faibles pour être détectés dans les expériences des chercheurs.

Figure 2A

A - Le temps de transit des impulsions, les renseignements sont dans le texte.

Le temps de transit des impulsions (A) et l’amplitude des signaux ultrasonores (B) en fonction de l’épaisseur de l’échantillon pour des nouilles alcalines jaunes fraîches faites avec deux catégories de blé et divers ingrédients (base farine), tel qu’illustré ici pour la pâte de CWADformulée avec un traitement SKT (1 % NaCl + 1 % kansui et 2 % transglutaminase). Les barres d’erreur indiquent l’écart type (n = 3). On trouvera une information plus détaillée dans le texte.

Figure 2B

B - Amplitude des signaux ultrasonores, les renseignements sont dans le texte.

Coefficient d’atténuation

Les chercheurs ont trouvé que l’atténuation des ultrasons dans les nouilles fraîches était plus faible dans les nouilles contenant un supplément de sel (SK2) et de transglutaminase (SKT) (figure 2B). Les données sur l’atténuation montrent que les échantillons de pâte sont devenus plus durs après l’addition de sel, comme l’indiquaient les données sur la vitesse des ultrasons. Les échantillons ont également durci après l’addition de transglutaminase comme l’indiquent les données sur la vitesse des ultrasons.

Propriétés mécaniques déduites des mesures sur les ultrasons

Le tableau 2 montre les propriétés mécaniques des nouilles alcalines jaunes expérimentales qui sont déduites des mesures de densité et des mesures sur les ultrasons à une fréquence de 40 kHz. Les résultats montrent que :

  • les ultrasons sont sensibles aux changements des propriétés mécaniques des nouilles alcalines jaunes causés par l’addition :
    • de chlorure de sodium (SK2 vs SK1), ou
    • de transglutaminase (SKT vs SK1);
  • les nouilles faites avec SK2 et SKT ont un module mécanique nettement plus élevé (p < 0,05) que les nouilles faites avec SK1.

Quand on a utilisé une transglutaminase dans les nouilles, la composante élastique du module longitudinal était sensible aux effets de durcissement dus au sel et à la transglutaminase. M’ a augmenté d’environ 30 %.

L’analyse aux ultrasons du comportement viscoélastique des nouilles montre que, comparativement à la formule standard (SK1), la pâte faite de SK2 ou de SKT et de farine de blé de force blanc de printemps a donné des nouilles ayant un comportement plus élastique (tel qu’indiqué par une baisse du rapport M’’/M’) (tableau 2). Cet effet n’a pas été observé dans les nouilles faites avec de la farine de blé dur.

Dans une étude antérieure (Bellido & Hatcher, 2009b), les chercheurs ont proposé qu’étant donné que seule une fraction relativement faible des liaisons disulfure participe au pontage du réseau de protéines dans le blé dur ambré, les propriétés rhéologiques des nouilles faites de farine de blé dur seraient moins sensibles au clivage des liaisons disulfure causé par la L cystéine. De même, l’une des interprétations des différences observées dans les rapports M”/M’ pour les nouilles de blé dur et de blé de force blanc de printemps (tableau 2) est que la transglutaminase n’a pas modifié autant la viscoélasticité des nouilles de blé dur parce que celui ci a une fraction plus faible de protéines de gluten à poids moléculaire élevé (et par conséquent un nombre plus faible de liaisons disulfure intermoléculaires dans son réseau de protéines) que le blé de force blanc de printemps.

Tableau 2. Densité, module de conservation (M’), module de perte (M”) et rapport M”/M’ pour les nouilles alcalines jaunes faites avec deux catégories de blé canadien (le blé de force blanc de printemps de l’Ouest canadien et le blé dur ambré de l’Ouest canadien) et différentes combinaisons de sels et/ou d’enzymes. SK1 = 1 % NaCl + 1 % kansui, SK2 = 3 % NaCl + 1 % kansui et SKT = 1 % NaCl + 1 % kansui + 2 % transglutaminase.
Traitement Densité
(kg/m3) 1
M’ (MPa) 1,2 M” (MPa) 1,2 M”/M’ 1,2
1 Dans une même colonne, les valeurs auxquelles sont apposées des lettres différentes sont significativement différentes à p < 0,05.
2 Valeurs dérivées de mesures triples de la vitesse et de l’atténuation des ultrasons.
CWHWS        
    SK1 1262 ± 23 b 231 ± 95 b 286 ± 23 ab 1,24 ± 0,05 a
    SK2 1265 ± 14 b 300 ± 26 a 285 ± 15 ab 0,96 ± 0,12 c
    SKT 1303 ± 18 a 296 ± 48 a 326 ± 61 a 1,10 ± 0,07 b
CWAD        
    SK1 1277 ± 8 ab 245 ± 21 b 251 ± 28 b 1,02 ± 0,03 bc
    SK2 1260 ± 20 b 301 ± 13 a 291 ± 79 ab 0,97 ± 0,03 bc
    SKT 1281 ± 2 ab 317 ± 21 a 307 ± 29 ab 0,97 ± 0,01 bc
LSD 0,05 28 47 57 0,14

Tests de relaxation des contraintes

Les chercheurs de la Commission canadienne des grains ont utilisé trois paramètres pour caractériser le comportement des nouilles alcalines jaunes dans les tests de relaxation des contraintes :

  • la contrainte de compression maximale (σmax);
  • le taux de relaxation global (1/S*);
  • la contrainte résiduelle (P*).

Les tests de relaxation des contraintes ont montré que les traitements SK2 et SKT produisaient des pâtes à nouilles plus fermes que le traitement SK1 (tableau 3). Ce résultat est semblable aux renseignements rhéologiques obtenus dans les expériences aux ultrasons (tableau 2).

Tableau 3. Tension de compression maximale (σmax), taux de relaxation global (1/S*) et contrainte résiduelle (P*) obtenus dans des tests de relaxation des contraintes effectués sur des nouilles alcalines jaunes fraîches faites avec de la farine de deux classes de blé canadien et différentes combinaisons d’ingrédients. SK1 = 1 % NaCl + 1 % kansui, SK2 = 3 % NaCl + 1 % kansui et SKT = 1 % NaCl + 1 % kansui+ 2 % transglutaminase.
Traitement σmax (kPa) 1 1/S* 1,2 P* 1,2
1 Dans une même colonne, les valeurs auxquelles sont apposées les lettres différentes sont significativement différentes à p < 0,05.
2 Valeurs dérivées de mesures triples.
CWHWS      
    SK1 18,9 ± 0,3 c 1,37 ± 0,01 a 0,68 ± 0,01 b
    SK2 21,8 ± 1,5 ab 1,42 ± 0,05 a 0,65 ± 0,01 c
    SKT 22,4 ± 0,4 a 1,42 ± 0,03 a 0,66 ± 0,01 bc
CWAD      
    SK1 20,2 ± 0,4 bc 1,24 ± 0,03 b 0,77 ± 0,02 a
    SK2 21,3 ± 1,8 ab 1,21 ± 0,01 b 0,79 ± 0,01 a
    SKT 21,4 ± 1,4 ab 1,22 ± 0,02 b 0,78 ± 0,01 a
LSD 0,05 2,1 0,05 0,02

Les tests de relaxation des contraintes ont montré que la farine de blé dur donnait des nouilles à comportement élastique plus fort (taux de relaxation global et tension résiduelle plus élevés) que la farine de blé de force blanc de printemps. Le plus net comportement élastique des nouilles de blé dur comparativement aux nouilles de blé de force blanc de printemps a été confirmé par le paramètre ultrasonore mesurant le comportement viscoélastique (M’’/M’, tableau 2). Cependant, l’analyse statistique des données groupées a montré que la corrélation entre ces paramètres (taux de relaxation global, tension résiduelle, M”/M’) n’était pas suffisamment forte pour être statistiquement significative (tableau 4).

Tableau 4. Coefficients de corrélation (R) et probabilités1 (p) pour les paramètres de relaxation des contraintes et de rhéologie ultrasonore
  Contrainte maximale 1/S* P*
1 ns : non significatif à une probabilité de 5 %.
Vitesse (v) 0,529 -0,034 0,025
0,024 ns ns
Atténuation (α) -0,537 0,246 -0,291
0,022 ns ns
Densité (ρ) 0,201 0,259 -0,169
ns ns ns
M’ 0,566 -0,078 0,098
0,014 ns ns
M” 0,304 0,180 -0,226
ns ns ns
M”/M’ -0,410 0,316 -0,382
0,091 ns ns
M 0,485 0,059 -0,070
0,485 0,059 ns