Cahiers de nutrition et de diététique (2010) 45, 237—245

TECHNOLOGIE ALIMENTAIRE

Aliment mixte « blé dur-légumineuse » : influence dela structuration de leurs constituants sur leursqualités nutritionnelles et organoleptiques�

Design of foods made from durum wheat and legume: How their componentscontribute to their nutritional and organoleptic properties

Valérie Micarda,1,∗, Chantal Brossardb,Martine Champc, Isabelle Crenond,Dominique Jourdheuil-Rahmanid,Chantal Miniere, Maud Petitota,e

a UMR 1208 IATE Ingénierie des agropolymères et des technologies émergentes),SupAgro-INRA-université Montpellier-2-CIRAD, 2, place Pierre-Viala,34060 Montpellier cedex 01, Franceb UR 1268 BIA (Biopolymères interactions assemblages), INRA, 44316 Nantes, Francec UMR PhAN (Physiologie des adaptations nutritionnelles), INRA, université de Nantes,CNRH, 44000 Nantes, Franced UMR 1260 INRA, Nutriments lipidiques et prévention des maladies métaboliques,ERL Inserm U1025, universités Aix—Marseille, 13385 Marseille, Francee CRECERPAL, PANZANI, 13013 Marseille, France

Recu le 29 mars 2010 ; accepté le 9 avril 2010Disponible sur Internet le 13 mai 2010

MOTS CLÉSBlé dur ;Légumineuse ;Matrice alimentaire ;Pâtes ;Index glycémique

Résumé La pâte alimentaire « blé dur-légumineuse » est un mélange intime de deux catégo-ries d’aliments très représentés dans la diète méditerranéenne, dont les bénéfices santé sontmis en évidence par de nombreuses études épidémiologiques. Cet aliment mixte a servi dematrice modèle pour étudier in vitro l’influence de la structure d’un aliment sur ses qualitésnutritionnelles ou « Éffet matrice ». L’effet de la structuration de l’aliment a été abordé encomparant des pâtes mixtes de composition constante mais de structures différentes (effetmatrice « à petite échelle ») obtenues en jouant sur les étapes du procédé de fabrication, puisen comparant une pâte mixte standard à un repas mixte, constitué d’un spaghetti au blé dur etd’une purée de légumineuse dans les proportions où ils sont travaillés lors de la fabricationde la pâte mixte (effet matrice « à grande échelle »). Les répercussions de l’incorporation

� Texte issu d’une conférence de V. Michaud au 4e Congrès de la SFN à Montpellier en décembre 2009.∗ Auteur correspondant.

Adresse e-mail : micard@supagro.inra.fr (V. Micard).1 Coordinatrice projet ANR PASTALEG.

0007-9960/$ — see front matter © 2010 Société francaise de nutrition. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.doi:10.1016/j.cnd.2010.04.006

238

mixte. Il s’agit de la première démonstration du lien existant entre le procédé, la structure fined’un aliment et ses propriétés nutritionnelles. Ce lien, impliquant les paramètres du procédé,

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souligne l’importance du rôd’un aliment.© 2010 Société francaise de

KEYWORDSDurum Wheat;Legume;Food Matrix;Pasta;Glycaemic Index

Summary The ‘‘Durum Wfood strongly represented imany epidemiologic studiesin vitro study the influenceThe effect of the structurincomparison of mixed pasta win the process conditions; sa mixed meal composed ofof legume used to obtain ttechnological and sensory pthe pasta obtained by thedrying, decreased significanmatrix effect is contrastingmeal. It is the first demonstand nutritional properties.food industries in the design© 2010 Société francaise de

ntroduction

elon certaines études épidémiologiques, la « diète méditer-anéenne » semble jouer un rôle essentiel dans la longévitées populations et la prévention de diverses maladiesmaladies cardiovasculaires, diabète de type 2, cancer,bésité. . .). Parmi les aliments composant le régime médi-erranéen, le blé et les légumineuses sont fortement

eprésentés. Les légumineuses sont une source de glucidesents, de protéines (deux à trois fois plus riches que leséréales et équivalente en quantité à celles du groupeoissons-viandes-œufs), de fibres (8—27 % fibres totales et—14 % fibres solubles) et contiennent des quantités nonégligeables de vitamines du groupe B et de minéraux [1—5].ontrairement au blé dur, elles ont vu leur consommationhuter considérablement, y compris dans les pays méditer-anéens, au point de n’être plus consommées que quelquesois par an en moyenne.

L’association des céréales et des légumineuses seetrouve dans les traditions culinaires de nombreux pays :iz et soja en Extrême-Orient, couscous et pois-chiches enfrique du Nord, maïs et haricots secs en Amérique, milt niébés (haricots africains) en Afrique noire, blé, orge,eigle, avoine et haricots secs, lentilles, fèves, pois cassésn Europe. Quel que soit le pays concerné, cette associa-ion se limite cependant à la consommation simultanée dea céréale et de la légumineuse. Aucun aliment courant né duélange intime des constituants respectifs du blé dur et des

égumineuses n’est actuellement consommé. Or, dans notreode de vie actuel, les produits transformés représentent

0 % des aliments consommés.Un aliment « méditerranéen » né de l’assemblage intime

e blé dur et de légumineuse pourrait par son carac-

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s industriels dans l’élaboration des propriétés nutritionnelles

ition. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

-legume’’ pasta is a homogeneous mixture of two categories ofMediterranean diet, whose health benefits are highlighted bymixed food of nutritional interest was used as model matrix to

e food structure on its nutritional qualities or ‘‘Matrix effect’’.pasta was studied at two scales. First, at little scale, by the

same composition but different structures obtained by changesdly at large scale, by the comparison of one mixed pasta toof durum wheat pasta and 35 % of legume puree (proportionixed pasta). The effect of the legume incorporation on the

rties of various pasta was also studied. Specific structuring ofduction of legume at 35 % level, coupled to a selected pastaheir content of rapidly available glucose. This little scale food

the lack of effect observed between mixed pasta and mixedn of the existing link between process, fine structure of a foodink involving process parameters shows the significance of theutritional properties of foods.ition. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

ère attractif (nouveauté, praticité, faible coût, produit derande consommation) aider le consommateur à accroîtree manière originale sa consommation de légumineuses.éunissant tous ces critères, la pâte alimentaire a été rete-ue comme aliment modèle dans cette étude. Cette pâteixte, née de l’association du blé dur et de la légumineuserésenterait des qualités nutritionnelles avérées liées à laimple réunion des deux matières premières (richesse en

V. Micard et al.

de la légumineuse sur les propriétés technologiques et sensorielles des pâtes ont égalementété déterminées. La structuration spécifique de la pâte, obtenue par l’introduction de 35 % delégumineuse couplée à un séchage adapté, permet de diminuer significativement leur teneuren glucose rapidement disponible. Cet effet matrice à « petite échelle » contraste avec les dif-férences peu marquées de propriétés nutritionnelles obtenues entre une pâte mixte et le repas

rotéines, complémentarité des acides aminés, richesse enlucides complexes, dont les fibres, en vitamines et en miné-aux) [1—13]. Par ailleurs, l’association de ces deux matièresremières et leur transformation conjointe au cours durocédé de pastification pourraient engendrer des modifica-ions de structure de la pâte alimentaire. Ces changementstructuraux pourraient in fine se répercuter sur les proprié-és organoleptiques et nutritionnelles des pâtes.

Notre étude, en profitant de la conception d’une pâtelimentaire mixte à base de blé dur et de légumineuse,ise à étudier l’importance de l’état de structuration desomposants au sein d’un aliment sur ses propriétés. Latructure de l’aliment est à présent reconnue comme unacteur aussi important que sa composition en macronu-riments pour définir ses propriétés nutritionnelles « Éffetatrice » [14,15]. Les aliments ne doivent donc plus être

egardés comme une simple source de nutriments maisomme un assemblage de macromolécules au sein d’uneatrice alimentaire complexe. Les travaux de recherche

ur l’effet matrice sont encore peu nombreux à ce jour.ur les aliments mixtes « céréale-légumineuse », les tra-aux existants visent à améliorer l’aliment d’un point deue composition nutritionnelle et se concentrent plutôtur les répercussions technologiques, culinaires et organo-eptiques de l’incorporation de la légumineuse au blé dur

triti

Pâte blé dur-légumineuse : relation structure/propriétés nu

[8,12,16—19]. Notre étude offre une autre dimension ense proposant de relier l’effet de la structure des pâtes àleurs propriétés nutritionnelles. Ont été étudiées, les pro-priétés classiques de digestibilité des fractions protéique etamylacée et, ce qui n’avait encore jamais été fait sur les ali-ments mixtes « céréale-légumineuse » : la fermentescibilitédes fibres et oligosaccharides non digestibles (et en parti-culier le risque de flatulence induit par ces constituants)et l’assimilation des lipides, en reliant ces propriétés à desvariations de structure de l’aliment.

Cette étude, allant de la conception de la pâte, à l’étudede sa structure, de ses fonctionnalités technologiques etnutritionnelles, jusqu’à l’étude de ses propriétés senso-rielles, a nécessité la collaboration de quatre laboratoires derecherche publiques (UMR IATE, Montpellier SupAgro - UnitéBIA, INRA Nantes - UMR PhAN, INRA/Université de Nantes etCRNH de Nantes - UMR 1260 INRA/Inserm Marseille) et d’unindustriel (Panzani, Crécerpal, Marseille). Elle a été menéedans le cadre du projet de recherche PASTALEG financé parl’ANR, dans le cadre du Programme national de recherche enalimentation et nutrition humaine et coordonné par l’UMRIATE.

Démarche expérimentale

L’effet de la structure de l’aliment modèle, ici la pâte mixte« blé dur-légumineuse », sur ses propriétés nutritionnellesest envisagé à deux échelles de structuration différentes(Fig. 1).

Nous comparons, dans un premier temps, les proprié-tés nutritionnelles d’une pâte mixte incorporant 35 % delégumineuse à celles d’un plat mixte composé d’une pâtealimentaire au blé dur et d’une purée de légumineuse dansles proportions où elles sont utilisées pour produire la pâtemixte. Nous pouvons ainsi déterminer si l’introduction dela légumineuse dans un aliment mixte est plus avantageused’un point de vue nutritionnel que sa consommation dans lecadre d’un repas de blé dur et de légumineuse. Cet effet estnommé « effet matrice à grande échelle » puisqu’il s’agit ici

de comparer les effets nutritionnels de structures d’alimentsextrêmement différentes.

Dans un second temps, nous étudions l’effet, sur lespropriétés nutritionnelles d’un aliment, de changementsde structure plus fins. Nous comparons dans ce cas lespropriétés nutritionnelles de pâtes alimentaires contenanttoutes 35 % de légumineuses (composition identique) maisde structures différentes. Ces différences de structure sontobtenues en faisant varier les conditions du procédé de pas-tification. Ces modifications du procédé sont dans la mesuredu possible dirigées de facon à générer des différences destructure de la pâte à des échelles allant du macroscopi-que au supramoléculaire et à toucher différentes propriétésnutritionnelles (digestibilité de l’amidon et des protéinesnotamment). Nous pouvons ainsi déterminer si une varia-tion fine de la structure d’un aliment change ses propriétésnutritionnelles.

Matériel et méthodes

Préparation des pâtes mixtes de structuresdifférentes

De type spaghetti, elles ont été obtenues en mélangeant65 % de semoule de blé dur et 35 % de farine de légumineuse

onnelles (effet matrice) 239

de pois cassé ou de fève [20], sur un extrudeur monovispilote (Bassano, Lyon). Les variations de structure des pâtespeuvent être obtenues en jouant sur les différentes étapesdu procédé de fabrication des pâtes (hydratation, malaxage,extrusion, séchage et cuisson). Nous avons particulièrementtravaillé sur l’étape de séchage, en faisant varier l’intensitéet la nature. Cette étape est en effet connue pour modifierefficacement la structure de la pâte 100 % blé dur [21,22].Les pâtes extrudées sont séchées dans un séchoir pilote(AFREM, Lyon) afin d’atteindre une teneur en eau finale de12 %. Quatre profils de séchage sont appliqués pour chaquepâte : basse température (55 ◦C, BT), haute température(70 ◦C, HT), très haute température (90 ◦C) appliquée endébut de cycle (THT) ou en fin de cycle (THTFC). Deuxpâtes mixtes, à la fève et au pois cassé, sont égalementséchées par lyophilisation. Les matrices sont caractériséesavant cuisson (pâtes sèches) et après cuisson (pâtes cuites).Les spaghettis sortis du séchoir ou de la lyophilisation sontcuits à leur temps de cuisson optimal (T) respectif plus1 minute, T étant déterminé par le test de disparition dela ligne blanche (AACC 2000, 66-50). La structure des dif-férentes pâtes obtenues est étudiée à différentes échellesd’organisation par un ensemble de techniques rhéologiques,microscopiques, biochimiques. . .

Préparation du plat mixte

Il est composé, sur la base de la matière sèche, de 65 % depâte 100 % blé dur séchée à basse température et cuite àT + 1 min et de 35 % d’une purée de légumineuse cuite (cuis-son des graines selon les conseils classiques culinaires puisbroyage).

Le devenir nutritionnel

Le devenir nutritionnel des pâtes mixtes au pois cassé ou à lafève (séchage BT, HT, THTFC, lyophilisation), de la purée delégumineuse (pois cassé) et du plat mixte (pâte 100 % blé duret purée de pois cassé 65/35) est étudié in vitro. Avant toutedigestion, les pâtes cuites sont broyées dans un broyeur à

viande puis digérées par de l’�-amylase pour reproduire laphase de mastication buccale [23]. La digestion gastriqueest réalisée sur un digesteur qui mime la descente en pHet la vidange gastrique observée chez l’homme [24—26].L’hydrolyse pancréatique de trois heures est réalisée enbatch sur les digestats gastriques. Les digestibilités gas-trique et pancréatique des fractions protéique et amylacéedes matrices alimentaires sont suivies au cours du temps.Les pâtes de blé dur, les pâtes mixtes, la purée de poiscassé sont également hydrolysées in vitro par des enzymesdigestives dans les conditions expérimentales standardiséesdécrites par Englyst et al. [27] Cette méthode permet dedéterminer les teneurs en « glucose rapidement et len-tement disponibles » (RAG et SAG, respectivement) deséchantillons. Englyst et al. [27] ont démontré que la teneuren « glucose rapidement disponible » (telle qu’obtenue parla méthode décrite par les auteurs) de l’aliment ingéré estfortement corrélée à la réponse glycémique à l’aliment etdonc aux valeurs d’IG mesurées in vivo. La fermentationdes digestats pancréatiques est réalisée in vitro avec desselles de donneurs humains utilisées comme inoculum bac-térien. L’évolution du pH et la production de gaz sont suiviespendant huit heures. Les digestats pancréatiques sont égale-ment mis en présence d’émulsions lipidiques et de lipase afinde déterminer si leur composition peut faire varier la lipo-lyse et l’absorption de lipides associés à la consommation

240 V. Micard et al.

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igure 1. Structuration du blé dur et d’une légumineuse en un a

e pâtes au travers des cellules de la muqueuse intestinale.es études d’absorption de lipides sont menées sur cel-ules TC7 issues d’un clone de la lignée intestinale humaineaco2. Des études d’allergénicité des digestats gastriquest pancréatiques sont réalisées en mettant en présence lesigestats avec des sérums de patients allergiques au blé ouux légumineuses (pois).

es propriétés sensorielles

es propriétés sensorielles de chaque matrice crue et cuiteont déterminées par un jury de 14 experts qualifiés durécerpal Panzani [20]. Des descripteurs spécifiques sonténérés. Une attention particulière est portée à la texture,’aspect et l’acceptabilité du produit. Le référent est la pâte

00 % blé dur séchée à basse température.

ésultats

omposition nutritionnelle des pâtes mixtest du plat mixte

’introduction de 35 % de légumineuse dans la pâte ali-entaire au blé conduit à une augmentation de sa qualitérotéique ; d’une part, par simple augmentation de laeneur en protéine (100 g de pâtes cuites apportent envi-on 5 g de protéines avec le pois cassé et 6—7 g avec laève contre 3,4 g pour les pâtes au blé) et, d’autre part, parmélioration de l’équilibre en acides aminés indispensablesar rapport aux besoins (score chimique), par compensa-ion mutuelle des acides aminés limitants. Les pâtes mixtesuites ont un score chimique de 80 et 70 (pois cassé et fève),comparer au score de 60 des pâtes au blé et au score de

5 et 75 pour les purées de pois et de fève. Cette améliora-ion, qualitative et quantitative, observée pour une pâteixte est semblable à celle obtenue pour un plat mixte

ssociant pâtes au blé et purée de légumineuse. Les trai-ements de séchage des pâtes ont peu d’effet, mis à parta teneur en lysine qui diminue avec le séchage THTFC.es pâtes mixtes sont moins riches en amidon (14,8 et

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t mixte pour étudier l’effet matrice à petite et à grande échelles.

5,8 g/100 g de pâtes cuites à la fève et au pois cassé,espectivement contre 17 % pour le spaghetti classique enéchage BT) mais plus riches en fibres (majoritairementnsolubles, dans tous les cas) que les pâtes 100 % blé dur.es pâtes mixtes cuites contiennent peu d’�-galactosides≤ 0,25 g/100 g de pâtes cuites), ceux-ci disparaissant à laois pendant la préparation des pâtes et pendant leur cuis-on.

Les pâtes mixtes, et tout particulièrement celles réali-ées avec de la farine de fève, contiennent une quantité’amidon résistant plus élevée que les pâtes 100 % blé dur0,7 % de l’aliment ingéré pour la pâte mixte à la fèveéchage BT contre 0,4 % pour celle au blé dur séché danses mêmes conditions). Cette différence est très vraisem-lablement liée à la teneur en amylose supérieure des

égumineuses permettant une rétrogradation de l’amidonlus importante. Ces quantités restent cependant très infé-ieures à celle contenue dans la légumineuse cuite et réduiten purée (2,7 %). Dans ce dernier cas, il est vraisemblableue l’amidon résistant (AR) soit en partie de l’amidonétrogradé (AR de type 3) mais également de l’amidon physi-uement inaccessible (AR de type 1). Par comparaison avece spaghetti classique, les pâtes mixtes, et particulièrementelles au pois cassé, sont plus riches en vitamine B1, leurontenu en fer a doublé et elles sont également plus richesn magnésium et en phosphore (surtout les pâtes à la fève).n raison des faibles et quasi identiques teneurs en lipideses légumineuses et de la semoule de blé dur (0,7—0,8 %e la pâte cuite), ces composés ne jouent qu’un rôleineur dans la qualité nutritionnelle des pâtes et du platixte.

À RETENIR

Les pâtes mixtes « blé dur-légumineuse » sont plusriches en protéines, fibres, vitamines et minérauxqu’une pâte 100 % blé dur. Leur composition en acidesaminés indispensables est également améliorée.

Pâte blé dur-légumineuse : relation structure/propriétés nutritionnelles (effet matrice) 241

’obse

Figure 2. Pâte 100 % blé dur-Structure aux différentes échelles d

Est-il préférable de consommer lalégumineuse dans la pâte ou avec la pâte ?Effet matrice à grande échelle

Si l’on revient à présent à l’effet de la structure d’unematrice sur son devenir digestif, et notamment sur l’effetmatrice à grande échelle, quelles différences observe-t-onen comparant le devenir d’une pâte mixte contenant 35 % depois cassé et celui d’un plat mixte contenant 65 % de spa-ghetti de blé dur et 35 % de purée de pois cassé ? Une grandesimilitude existe entre les digestats gastriques des pâtes

mixtes et celui du plat mixte en termes de pourcentagede protéines hydrolysées, de nature et de taille des agré-gats protéiques. Une différence en termes d’allergénicitéest cependant notée pour les sujets allergiques au pois.L’allergénicité est testée en mettant en présence les diges-tats de matrices et les sérums de patients allergiques aublé ou au pois. Selon le profil de sensibilité des patients,les pâtes mixtes pourraient présenter un potentiel allergé-nique plus élevé que le plat mixte ; cependant, les écartsconstatés par ces méthodes in vitro restent très limités. Laquantité de glucose rapidement disponible est inchangéeentre une pâte mixte et un plat mixte et demeure mêmeaussi basse que celle enregistrée pour un spaghetti 100 %blé dur, ce qui est très positif pour ce nouvel aliment mixte.La fermentescibilité des fibres et le métabolisme des lipidesassociés ne sont pas touchés par l’effet matrice à grandeéchelle.

À RETENIR

L’Index glycémique potentiel de la pâte mixte pourraitêtre avantageusement aussi bas que celui d’une pâte100 % blé dur. Cependant, tout comme le plat mixte

rvation.

cette pâte mixte ne pourra pas être consomméepar une personne allergique aux légumineuses.L’incorporation de la légumineuse dans la pâteétant même susceptible d’augmenter légèrement sonallergénicité.

Relation structure / propriétésnutritionnelles : effet matrice à petite échelle

Avant même de décrire les modifications de structure d’une

pâte mixte obtenues grâce à la modulation de paramètresdu procédé, intéressons-nous à la structure d’une pâte clas-sique 100 % blé dur.

Structure d’une pâte aux différentes échellesLa structure d’une pâte peut être considérée à différenteséchelles, allant du macroscopique au supramoléculaire etmoléculaire (Fig. 2). Au niveau macroscopique, c’est unassemblage de semoule de blé dur et d’eau. Au niveaumicroscopique, il s’agit principalement d’un réseau pro-téique de gluten entourant les granules d’amidon. Au niveausupramoléculaire, ce réseau de gluten, qui représente envi-ron 13 % de la matière sèche de la pâte, est constitué degliadines et de gluténines. L’amidon, qui représente 75 %de la matière sèche de la pâte, est quant à lui organiséen granules, composés au niveau moléculaire d’amyloseet d’amylopectine. Ce sont à ces différentes échellesd’organisation de la pâte que des variations de structureont été introduites par modifications des paramètres du pro-cédé.

Structure d’une pâte mixte : impact des conditionsde fabricationParmi les étapes du procédé de fabrication des pâtes, leséchage se révèle une étape susceptible de modifier effi-

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igure 3. Coupe transversale (microscopie optique en fuores-ence) de pâtes (cuites à T + 1 min) 100 % blé dur, 35 % fève et 35 %ois cassé. Coloration des fibres aux calcofluor.

acement la structure des pâtes [22]. La température oua nature du séchage (séchoir ou lyophilisation), touchentssentiellement le réseau protéique et la porosité de la pâte21]. Quatre barèmes de séchage (BT, HT, THT, THTFC) et layophilisation sont utilisés sur des pâtes mixtes incorporant5 % de farine de légumineuse à 65 % de semoule de blé dur.uelles sont les variations de structure engendrées ?

La simple introduction de la farine de légumineuse, deart la nature et les proportions différentes de leurs consti-uants, amidons, protéines et fibres, comparées à celles’une semoule de blé dur, permet de créer des pâtes mixtese structure et de propriétés légèrement différentes à cellese la pâte au blé dur. C’est au niveau microscopique que lesifférences sont les plus marquées : la présence de fibrest en particulier de pellicules externes crée une hétérogé-éité au sein de la pâte mixte cuite (Fig. 3). Des structuresellulaires encapsulant des granules d’amidon sont mêmebservées en microscopie dans les pâtes au pois cassé.es pâtes mixtes cuites semblent également présenter unéseau protéique plus épais et quelques grains d’amidon nonélatinisés sont visibles au cœur de la pâte. Les proprié-és rhéologiques des pâtes mixtes s’en trouvent modifiées.lles sont ainsi plus résistantes par exemple aux traitementsécaniques (tests rhéologiques).Les plus grandes variations de structure sont cepen-

ant obtenues via l’application de différents traitements

e séchage aux pâtes, et cela quelle que soit la légumi-euse choisie, fève ou pois cassé. La lyophilisation sembleoucher principalement la structure physique des pâtes enugmentant la porosité totale des pâtes sèches (14,5 % vs,5 % pour les pâtes BT), via la création de macropores50 nm-2 �m). L’introduction de cette porosité fragilise latructure de la pâte mixte même après cuisson. Elle résisteoins aux traitements mécaniques, et au niveau microsco-ique, elle présente un réseau protéique plus lâche aveces granules d’amidon bien gonflés au centre de la pâte. Auiveau moléculaire, la pâte lyophilisée se rapproche de laâte séchée à BT avec un faible taux de réticulation pro-éique, qui s’oppose à la forte réticulation des protéinesbservée pour les pâtes séchées à THTFC. Ce renforcementu réseau protéique par le séchage THTFC, lié à la for-ation de nombreux ponts disulfures et d’autres types de

iaisons covalentes très fortes, se traduit par une augmenta-ion de la fermeté et de la résistance à l’étirement des pâtesHTFC.

ariations de structure d’une pâte : influence sures propriétés nutritionnelleses pâtes mixtes ont une digestibilité protéique in vitronférieure (24 %) à celle des pâtes au blé (30 %). Lorsquee très hautes températures de séchage sont appliquées à

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bppptLéd

V. Micard et al.

es pâtes, la cinétique initiale de dégradation du réseaurotéique est ralentie. Après 30 minutes d’attaque par laepsine, 1,3 % des protéines sont hydrolysées contre 3,7 %orsqu’un séchage BT est appliqué et 3 % en cas de lyophili-ation. La digestibilité finale demeure cependant identique.e phénomène de ralentissement est lié à la présence delus gros agrégats protéiques dans les digestats de pâteséchées à haute température, liés à la structuration forteu réseau protéique sur cette matrice. Ces gros agré-ats peuvent être à l’origine d’un potentiel allergéniquelus élevé. Effectivement, lorsque l’on compare la réac-ion des digestats gastriques et pancréatiques des pâtesu pois cassé dont le réseau protéique est très structuréex : pâte au pois cassé séchée THTFC versus séchée BT),n observe que leur réactivité vis-à-vis de certaines IgE deatients allergiques au blé est augmentée ; cet effet appa-aît plus faible vis-à-vis des IgE de patients allergiques auois (Fig. 4).

Un niveau de structuration élevé du réseau protéique seraduit également par une diminution forte de la teneur dea pâte en amidon rapidement hydrolysable (relié à leurndex glycémique). En effet si les pâtes mixtes séchées

basse température ont une teneur en amidon rapi-ement disponible équivalente à celle de la pâte 100 %lé dur, l’application d’un séchage très haute tempé-ature en fin de cycle aux pâtes mixtes engendre uneiminution importante (de −11 à −14 points) du pourcen-age de glucose rapidement disponible (en pourcentagees glucides totaux disponibles). Cette diminution de laitesse de digestion de l’amidon est plus accentuée sures pâtes mixtes que sur les pâtes au blé dur soumisesu même séchage (-5 points). La présence d’une quantitélus importante de constituants, notamment protéiques,usceptibles d’être impliqués dans les mécanismes de struc-uration des pâtes mixtes pourrait expliquer en partiee résultat. La lyophilisation, à l’opposé du traitemente séchage THTFC, devrait par introduction de porosité,ugmenter de manière importante l’IG des matrices, lelucose rapidement disponible (exprimé en % des glu-ides totaux disponibles) étant augmenté de 29 et 25 points

ur les deux matrices lyophilisées au pois cassé et à laève.

À l’inverse de la fraction protéique et amylacée, le méta-olisme des fibres et des lipides, associé aux pâtes, n’estas touché par l’effet matrice à petite échelle. La faibleroduction de gaz au cours des fermentations in vitro laisserésager un faible risque de flatulence suite à la consomma-ion des pâtes mixtes, et ce quelle que soit leur structure.es pâtes mixtes génèrent en effet des quantités de gazquivalentes à celles induites par les résidus de digestiones pâtes de blé dur.

À RETENIR

La pâte alimentaire classique (100 % blé dur) estun composite d’amidon et de gluten, organiséà différentes échelles, du macroscopique aumoléculaire. L’introduction, dans la pâte, de farine delégumineuse riche en protéines et en fibres à un tauxélevé (35 %) modifie cette structure. Ce changement destructure ne se répercute pas sur l’Index glycémiquede la pâte mixte, qui reste aussi avantageusementfaible que celui de la pâte 100 % blé dur.

Pâte blé dur-légumineuse : relation structure/propriétés nutritionnelles (effet matrice) 243

mix

nues auront une structure différente à celle d’une pâte

Figure 4. Comparaison des réactivités IgE des digestats des pâteslégumineuses.

En revanche, l’utilisation d’un séchage adapté lorsde la fabrication de la pâte (100 % blé dur ou mixte)renforce le réseau protéique et ralentit ainsi ladigestion des protéines et de l’amidon. Cet effet duséchage sur la structure de la pâte est particulièrementimportant lorsque les pâtes sont mixtes. Cet avantagepotentiel (diminution de l’Index glycémique) pourraitcependant être amoindri par l’augmentation conjointede l’allergénicité du produit.

Discussion et conclusion

Notre étude vise à mettre en évidence l’effet de la structu-ration à différentes échelles de l’aliment sur ses propriétés

nutritionnelles et organoleptiques (effet matrice), sur labase d’un aliment modèle : la pâte mixte aux légumi-neuses. L’effet de la structuration de l’aliment est abordéà grande échelle, en comparant une pâte mixte et unplat mixte, et à petite échelle en comparant des pâtesde composition identique et de structures différentes.C’est la première étude de régulation des propriétés nutri-tionnelles d’aliments complexes, réalisée intégralement invitro, incluant les trois étapes de digestion (buccale, gas-trique, duodénale), l’étape de fermentation et la mesurede la lipolyse et de l’absorption des lipides.

Pour bénéficier au mieux des atouts nutritionnels complé-mentaires du blé dur et de la légumineuse, l’introductiond’une quantité élevée de légumineuse dans la pâtemixte s’impose. Jusqu’à 35 % (p/p) de légumineuse sontincorporables en conservant des procédés classiques depastification. Ces taux sont deux à trois fois supérieursà ceux classiquement utilisés sur ce type d’aliment dansles produits du commerce s’apparentant à notre modèled’aliment mixte. Ils n’ont quasiment jamais été testés dansles quelques publications traitant de l’intérêt nutritionneld’aliments mixtes céréale-légumineuse. D’un point de vuenutritionnel, l’utilisation de ce taux d’incorporation permetd’obtenir des pâtes mixtes enrichies en protéines (et d’unecomposition en acides aminés indispensables proche des

tes au pois à l’aide de sérums de patients allergiques au blé ou aux

besoins humains), fibres, vitamine B1, magnésium et phos-phore et pauvres en lipides. Autre avantage non négligeable,les pâtes mixtes sont pauvres en substances risquant de pro-voquer des flatulences (alpha-galactosides) par comparaisonaux purées de légumineuses.

Au niveau organoleptique, le jury d’expert du CrecerpalPanzani a décerné une note globale légèrement inférieureà celle de la pâte 100 % blé dur (5 contre 7). Bien que diffé-rente, la pâte à la fève est celle qui se rapproche le plus dustandard blé dur. Comparées à des produits mixtes enrichisen légumineuse ou même à un plat mixte, la note organo-leptique obtenue par ces pâtes mixtes serait sans doute plusélevée.

Outre l’amélioration de la composition nutritionnelle,l’incorporation de la légumineuse dans la pâte provoqueun changement de leur structure. Les pâtes mixtes obte-

100 % blé dur, essentiellement au niveau microscopique. Lespropriétés rhéologiques et organoleptiques des pâtes s’entrouvent modifiées. La digestibilité protéique in vitro despâtes mixtes est aussi touchée et devient légèrement infé-rieure à celle des pâtes au blé. Leur index glycémique (Ig)potentiel est lui maintenu à des valeurs aussi basses quecelui des pâtes 100 % blé dur, ce qui est très positif pour cetaliment mixte. Les différences de composition (pâte clas-sique/pâte mixte), notamment en fibres, ne semblent pasavoir d’impact sur la biodisponibilité des lipides in vitro.

Des variations de la structure des pâtes (à compositionconstante) peuvent être obtenues sur des pâtes 100 % blédur et avec une plus grande ampleur encore sur des pâtesmixtes. Ces différences de structure se répercutent sur cer-taines de leurs propriétés nutritionnelles (effet matrice « àpetite échelle »). Les différences de structure, obtenues enmodulant l’étape de séchage des pâtes, se produisent auxéchelles microscopiques et macromoléculaires et touchentessentiellement le degré de structuration du réseau pro-téique et la porosité de la pâte. Ces variations structuralesse répercutent sur certaines de leurs propriétés nutrition-nelles, notamment la cinétique de digestion du réseauprotéique, leur potentiel allergène vis-à-vis du blé et leurteneur en glucose rapidement disponible et donc leur IGpotentiel.

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L’ampleur de l’effet matrice « à petite échelle » observéeur les propriétés nutritionnelles des pâtes mixtes contrastevec la proximité des propriétés nutritionnelles observéesntre une pâte mixte au pois cassé et le plat mixte cor-espondant (effet matrice « à grande échelle »). On noteoutefois, que la pâte mixte présenterait tout de mêmear rapport au plat mixte les qualités nutritionnelles sui-antes : un IG similaire (en séchage classique) ou même trèsnférieur (en séchage très haute température) et la pro-esse de générer moins d’inconfort digestif (flatulence) lorse leur consommation. Si l’effet matrice à petite échelleeut permettre d’améliorer les propriétés nutritionnelleses pâtes mixtes par rapport à celle du plat mixte par dimi-ution de leur IG potentiel, il doit être maîtrisé car il peuttre à l’origine d’une augmentation de l’allergénicité de laâte.

La démonstration de l’existence d’un effet matrice « àetite échelle » pour un aliment de même composition’avait jamais été démontrée jusqu’alors. Cet effet esttudié d’ordinaire sur des aliments dont la composition eta structure diffèrent (ex : pain versus pâte). Il démontre’intérêt nutritionnel, pour le futur consommateur, de laéunion, et qui plus est de la structuration, de deuxatières premières (blé dur et légumineuse) en un ali-ent de type pâtes, ainsi que sa faisabilité technologique.uoique prometteurs, notamment en termes d’index gly-émique, les effets démontrés devront faire l’objet d’unetude ultérieure in vivo, afin de valider leur intérêtur l’homme. Cette étude confirme l’intérêt de dévelop-er des projets de recherche visant à améliorer notreompréhension du rôle de la structure de l’aliment sura valeur nutritionnelle. Ces projets dans leur ensemble,éunissant des scientifiques du domaine des sciences ali-entaires et de la nutrition, permettront à terme de

aisonner la structure de l’aliment en fonction d’une ou desropriétés nutritionnelles recherchées. L’effet de la structu-ation « à petite échelle » d’un aliment, souligne également’importance du rôle des industriels dans l’acquisition dees propriétés, puisqu’ils sont au cœur des transforma-ions de l’aliment et donc de l’obtention des structures

ésirées.

À RETENIR

Cette étude est la première démonstration de l’impactde la structure fine d’un aliment complexe sur sespropriétés nutritionnelles. Elle démontre la nécessitéd’améliorer notre compréhension de l’effet matrice,thématique scientifique à l’interface des sciencesalimentaires et de la nutrition humaine. L’étudenutritionnelle, réalisée intégralement in vitro, a inclusles trois étapes de digestion (buccale, gastrique,duodénale), l’étape de fermentation colique, ainsi quela mesure de la lipolyse et de l’absorption des lipides.Elle devra être poursuivie par la démonstration,sur volontaires humains, des effets observésin vitro.

onflits d’intérêts

ucun.

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V. Micard et al.

emerciements

ette étude a été menée avec le support financier de l’ANRAgence nationale de la recherche) au sein du Programmeational de recherche en alimentation et en nutritionumaine (PNRA), dans le cadre du projet PASTALEG « ANR-5-PNRA-019 ». Trois industriels de la région méditerranéeLanguedoc-Roussillon et Provence Alpes-Côte d’Azur), pro-ucteurs/fournisseurs (ARTERRIS/AUDECOOP, GPS et GEMEF)nt également contribué financièrement à ce projet dansne moindre mesure.

Les auteurs tiennent à remercier les personnes ayantarticipé à ces recherches : Cécile Barron (UMR IATE, INRAontpellier) ; Joëlle Bonicel (UMR IATE, INRA Montpel-

ier) ; Laurence Boyer (Crécerpal, Panzani) ; Denis CassanAI, INRA Montpellier) ; Bernard Cuq (UMR IATE SupAgro) ;nne-Laure Gautier (UMR IATE, SupAgro) ; Annie GiraudUMR 1260 INRA/Inserm) ; Colette Larré (INRA Nantes-BIA) ;arie-Anne Legoux (UR 1268 BIA ; INRA) ; Julien Maillard

UR 1268 BIA, UMR PHAN ; INRA) ; Denis Lairon (UMR260 INRA/Inserm) ; Marie-Hélène Morel (UMR IATE ; INRAontpellier) ; Guilherme Moretto (UMR IATE, SupAgro) ; Bri-itte Nicolie (CHU d’Angers) ; Evelyne Paty (CHU Necker) ;téphanie Rouvellac (UMR 1260 INRA/Inserm) Yannick Mel-erin (UMR IATE, INRA Montpellier) ; Thérèse-Marie LasserreUMR IATE, INRA Montpellier).

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