Procédure d'extraction à petite échelle rapide et efficace pour mesurer la teneur totale en pigments jaunes de la semoule et de la farine complète de blé dur

L. Schlichting et B.X. Fu

Résumé

La teneur totale en pigments jaunes (TTPJ) est un des facteurs de qualité les plus importants du blé dur et de la semoule en raison de son lien avec la couleur des pâtes. Les méthodes courantes servant à mesurer la TTPJ nécessitent de grandes quantités d’échantillon et de solvant ainsi qu’une durée d’extraction de 16 à 18 heures, ce qui diminue leur utilité pour le criblage dans le cadre des programmes d’amélioration et les contrôles habituels d’assurance de la qualité. C’est pourquoi nous avons élaboré une procédure rapide à petite échelle pour mesurer la TTPJ. Nous avons homogénéisé 200 mg) de semoule ou de farine complète dans 1 ml de butanol saturé d’eau (BSE) dans un microtube à centrifuger contenant une bille d’acier. L’extraction a duré une heure et a été suivie d’une centrifugation. Nous avons ensuite mesuré l’absorption du surnageant. Les valeurs de TTPJ mesurées avec la nouvelle procédure d’extraction étaient de 3 à 9 % plus élevées que celles obtenues avec la méthode classique, ce qui indique que la nouvelle procédure améliore l’efficacité de l’extraction en plus de diminuer de façon significative les quantités d’échantillon et de solvant ainsi que le temps d’extraction nécessaires.

Objectif

L’objectif de la présente étude était d’élaborer une méthode rapide utilisant une très petite quantité de matière de base et de solvant (dans un microtube à centrifuger) pour mesurer la TTPJ d’échantillons de semoule et de farine complète.

Matériel et méthodes

Dans le cadre de cette étude, nous avons utilisé six variétés de blé dur ambré de l’Ouest canadien (CWAD) cultivées en 2009 en Saskatchewan (au Canada). Tous les échantillons de blé ont été classés CWAD no 1. La semoule a été produite à l’aide d’un moulin Allis-Chalmers à quatre cages relié à un sasseur de laboratoire, tel que décrit par Dexter et coll. (1990). Avant d’être moulus, les échantillons ont été conditionnés à 16 % d’humidité durant la nuit. Pour préparer la farine complète, nous avons moulu 300 g de l’échantillon de blé dur à l’aide d’un moulin de laboratoire Perten 3100 (Perten Instruments, Springfield, Ill., É.­U.) muni d’un tamis à mailles de 0,8 mm.

La méthode approuvée no 14­50.01 (AACC International, 2010) a servi de référence pour la détermination de la TTPJ de la semoule et de la farine complète. Pour la méthode à petite échelle, nous avons utilisé des échantillons de 0,2 g plutôt que de 8,0 g et avons remplacé les flacons de 150 ml par des microtubes à centrifuger de 2,0 ml. Nous avons toutefois conservé le rapport solvant­matériel (5:1) de la méthode classique. Nous avons ajouté 1 ml de BSE à un microtube à centrifuger contenant 200 mg d’échantillon et une bille en acier inoxydable de 2 ml. Nous avons homogénéisé le mélange pendant 5 minutes à l’aide d’un moulin à bille TissueLyser II (Qiagen, Hilden, Allemagne) à 30 Hz; ensuite nous l’avons laissé reposer pendant 1 heure, puis nous l’avons vortexé pendant 15 secondes et centrifugé à 15 000 g pendant 10 minutes. Par la suite, nous avons mesuré l’absorbance du surnageant à 436 nm à l’aide d’un spectrophotomètre, puis nous avons converti cette valeur en teneur en PJ, en suivant les indications de la méthode AACC 14­50.01. Trois exemplaires de chaque échantillon ont été utilisés pour doser la TTPJ.

L’analyse statistique a été effectuée à l’aide du logiciel SAS 9.1 (Institut SAS, Cary, C.N., É.­U.).

Résultats

Le tableau 1 présente les TTPJ déterminées à l’aide de la méthode de l’AACC et de la méthode à petite échelle pour tous les échantillons de semoule et de farine complète. Les deux méthodes ont été très reproductibles, ce qui montre que de réduire d’un facteur de 40 la taille de l’échantillon ne compromet pas la fiabilité de la méthode à petite échelle. Les TTPJ obtenues à l’aide la nouvelle procédure d’extraction étaient significativement plus élevées que celles obtenues à l’aide de la méthode habituelle pour tous les échantillons (augmentations de 3 à 5 % pour la semoule et de 6 à 9 % pour la farine complète). Ces résultats ont montré que la nouvelle procédure à petite échelle était plus efficace que la méthode classique pour extraire les pigments de la semoule et de la farine complète. L’homogénéisation génère une augmentation de la surface de contact qui permet au solvant de pénétrer plus rapidement dans les particules. Ce changement permet de diminuer le temps d’extraction. La figure 1 montre qu’une période de repos d’une heure était suffisante pour extraire tous les pigments de la semoule après une homogénéisation de 5 minutes. Prolonger la durée de l’extraction n’a pas permis d’augmenter le taux de récupération des pigments. Nous avons extrait moins de pigments à l’aide de la méthode classique, même après 16 heures de repos, et la différence était particulièrement marquée pour les farines complètes, qui sont habituellement composées de particules plus grosses.

La procédure d’extraction à petite échelle permet d’économiser beaucoup de temps ainsi que de produit et de solvant pour la détermination de la TTPJ (figure 2 A­C). Grâce aux microtubes à centrifuger, la semoule ou la farine entière peut être mélangée simplement par homogénéisation dans le BSE et les pigments peuvent être récupérés par centrifugation, ce qui permet de ne pas effectuer de filtration. Les microtubes à centrifuger sont faciles à manipuler et jetables; ils prennent donc moins d’espace et sont plus rapides à utiliser que les flacons de 150 ml décrits dans la méthode de l’AACC. La méthode à petite échelle permet d’augmenter considérablement le débit et ainsi d’analyser facilement un grand nombre d’échantillons à la fois. Le facteur limitant est le temps requis pour peser les échantillons.

Tableau 1

Teneur totale en pigments jaunes de la semoule déterminée par la méthode classique et par la procédure d’extraction à petite échelle
Échantillon Teneur totale en pigments jaunes dans la semoule (ppm)
Méthode classique Nouvelle méthode à petite échelle Augmentation de la TTPJ extractible, %
* seuil de signification : P < 0,0001
AC Avonlea 7,38 ± 0,03 7,81 ± 0,03 5,1
Brigade 8,70 ± 0,03 9,05 ± 0,02 3,3
Commander 8,63 ± 0,00 8,98 ± 0,03 4,4
Eurostar 7,68 ± 0,01 7,99 ± 0,06 3,8
AC Navigator 8,13 ± 0,02 8,53 ± 0,05 4,7
Strongfield 7,08 ± 0,02 7,51 ± 0,02 5,3
Moyenne ± é.-t. 7,93 ± 0,02 8,31 ± 0,03 4,8
Coefficient de variation, % 0,21 0,41  
Test t   *  

Tableau 2

Teneur totale en pigments jaunes de la farine complète déterminée par la méthode classique et par la procédure d’extraction à petite échelle
Échantillon Teneur totale en pigments jaunes dans la farine complète (ppm)
Méthode classique Nouvelle méthode à petite échelle Augmentation de la TTPJ extractible, %
* seuil de signification : P < 0,0001
AC Avonlea 8,19 ± 0,12 8,78 ± 0,06 6,8
Brigade 9,62 ± 0,07 10,34 ± 0,03 8,1
Commander 9,47 ± 0,06 10,04 ± 0,06 7,1
Eurostar 8,65 ± 0,09 9,17 ± 0,05 6,5
AC Navigator 8,79 ± 0,09 9,25 ± 0,06 6,4
Strongfield 7,74 ± 0,05 8,39 ± 0,16 8,7
Moyenne ± é.-t. 8,74 ± 0,08 9,33 ± 0,07 6,5
Coefficient de variation, % 0,90 0,73  
Test t   *  

Figure 1

Le diagramme indique l’effet de la durée de l’extraction sur le taux de récupération des pigments jaunes. Une période de repos d’une heure est suffisante pour extraire tous les pigments de la semoule après une homogénéisation de 5 minutes. Prolonger la durée de l’extraction ne permet pas d’augmenter le taux de récupération des pigments.
Diagramme indiquant la quantité de pigments jaunes extraits selon la durée de l'extraction.

Tableau 3

Effet de la durée de l’extraction sur le taux de récupération des pigments jaunes
Échantillon Durée de l'extraction (heures)
0,5 1 2 3 4 24
Strongfield 8,1 8,3 8,2 8,4 8,4 8,2
AC Avonlea 8,5 8,6 8,5 8,7 8,6 8,5
AC Navigator 9,3 9,3 9,5 9,3 9,3 9,3

Figure 2

Figure 2a. Quantités d'échantillon et de solvant requises

Vase d'Erlenmeyer, butanol saturé d'eau dans un bécher et semoule.
Méthode classique. Dans le sens horaire, à partir de la gauche : vase d'Erlenmeyer de 125 ml, 40 ml de butanol saturé d’eau, 8 g de semoule
Pipette, microtube à centrifuger, semoule, bille d'acier inoxydable.
Procédure à petite échelle. Dans le sens horaire, à partir de la gauche : pipette de 1 ml, microtube à centrifuger de 2 ml, 200 mg de semoule; centre : bille d’acier de 2 mm.

Figure 2b. Conditions d'extraction des pigments

Vase d'Erlenmeyer contenant un mélange de semoule et de solvant.
La méthode classique nécessite une durée d’extraction de 16 à 18 heures.
Microtube à centrifuger contenant un mélange de semoule et de solvant.
Procédure à petite échelle. La semoule et le butanol saturé d’eau sont soumis à une homogénéisation de 5 minutes et à une extraction d’une heure.

Figure 2c. Récupération de l'extrait

Entonnoir contenant un mélange de semoule et de solvant filtré dans un vase.
Méthode classique. L’extrait est récupéré par filtration.
Microtube à centrifuger contenant de l'extrait.
Procédure à petite échelle. L’extrait est récupéré par centrifugation.

Conclusions

La procédure d’extraction des pigments à petite échelle décrite dans cette étude est rapide, reproductible et efficace pour la détermination de la TTPJ. Elle peut servir à la sélection précoce dans un programme d’amélioration, au dépistage rapide dans un programme normal d’assurance de la qualité et à la préparation d’extraits de pigments pour l’analyse biochimique.

Références

  • AACC International. 2010. Approved Methods of Analysis, 11th edition. Method 14-50.01.
  • Dexter, J.E., Matsuo, R.R., et Kruger, J.E. 1990. Cereal Chemistry. 67:405-412.

Remerciements

Les auteurs remercient S. Nam, D. Taylor et D. Turnock pour leur assistance technique.