Formulation d'un pain sans gluten par l'approche de plan de mélange.

REPUBLIQUE TUNISIENNE

MINISTERE DE L'AGRICULTURE, DES MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

RESSOURCES HYDRAULIQUES ET DE LA PECHE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Juin 2019

INSTITUT NATIONAL AGRONOMIQUE DE TUNISIE
Département Industries Agroalimentaires

PROJET DE FIN D'ÉTUDES
DU CYCLE INGENIEUR

Présenté par

Kmicha Safa

Spécialité : Industries Agroalimentaires

En vue de l'obtention d'un Diplôme National d'Ingénieur

Formulation du pain sans gluten par
l'approche de plans de mélange

M. M^ed Salah Ben Romthane INAT Président du Jury

Mme. Hajer Dabebbi INAT Encadrante INAT

Mme. Dorra Sfayhi Entreprise Encadrante Profession

Mme. Olfa Daaloul INAT Examinatrice

Devant le jury composé de:

L'expérimentateur se trouve sans cesse aux

prises avec des faits qui ne sont pas encore

manifestés. L'inconnu dans le possible et

aussi dans ce qui a été, voilà son domaine.

Le charme de nos études, l'enchantement

de la science, consiste en ce que, partout et

toujours, nous pouvons donner la

justification de nos principes et la preuve

de nos découvertes.

Louis Pasteur

? Kmicha Safa

3

Dedicace

Je dédie ce mémoire

A ma très chère mère Wassila:

Autant de phrases aussi expressives soient-elles ne sauraient
montrer le degré d'amour et d'affection que j'éprouve pour toi.
Tu m'as comblé avec ta tendresse et affection tout au long de
mon parcours. Tu n'as cessé de me soutenir et de
m'encourager durant toutes les années de mes études, tu as
toujours été présente à mes côtés pour me consoler quand il
fallait.

En ce jour mémorable, pour moi ainsi que pour toi, reçoit ce
travail en signe de ma vive reconnaissance et ma profonde
estime. Puisse le tout puissant te donner santé, bonheur et
longue vie afin que je puisse te combler à mon tour.
A mon très cher père Mohamed:

Pour m'avoir soutenu moralement et matériellement jusqu'à ce
jour, pour leur amour, leurs encouragements.

Que ce travail soit, pour vous, un faible témoignage de ma
profonde affection et tendresse. Que Dieu le tout puissant te
préserve, t'accorde santé, bonheur, quiétude de l'esprit et te
protège de tout mal.

A mes frères Ahmed & Aymen, ma soeur Wafa & son époux

Tarek:

Pour toute l'ambiance dont ils m'ont entouré, pour toute leur
spontanéité et leur élan. Que Dieu leur garde et leur montre le
droit chemin.

Je réserve une mention très spéciale :

A mes amis,

Marwa, Asma & Amine pour les moments inoubliables qu'ils
m'ont permis de partager avec eux.

A toute ma promotion de la spécialité IAA à l'I.NAT, Pour notre amitié, notre spontanéité et notre collaboration pendant les projets

Remerciements

Avant toute chose, nous remercions Dieu le tout Puissant, le
Clément, pour nous avoir donné la santé, la patience, la volonté
et le courage.

Admiration et profonde gratitude

Au terme de ce travail, je tiens à remercier mon
enseignante et mon encadrant, Madame Hajer DABBEBI,
Professeur et Maître de conférences à l'Institut National
Agronomique de Tunisie (I.N.A.T).

Vous avez dirigé avec toute la rigueur scientifique la réalisation
de ce travail, votre amour pour le travail bien fait, vos qualités

intellectuelles, votre sens de la responsabilité associés à vos

immenses qualités humaines font de vous un modèle à suivre.

Soyez assuré Madame, de notre profonde gratitude, de nos sincères remerciements et de notre estime pour toujours.

Je tiens également à témoigner ma profonde gratitude

à Madame la chercheure Dorra SFAYHI au sein du Laboratoire de Technologie des Céréales de l'Institut National des Recherches Agronomiques de Tunisie (I.N.R.A.T) pour son

chaleureux accueil, sa gentillesse, son intéressement ininterrompu à mon sujet de fin d'études, sa participation aux différentes caractérisations des pains et ses précieuses et clairvoyantes orientations.

Hommage respectueux

A notre maître et président du jury, Monsieur M. Saleh. BEN ROMTHAN, Professeur et Chef de l'Unité de Recherche Écosystèmes & Ressources Aquatiques à l'I.N.A.T. Nous vous remercions pour votre amabilité d'avoir accepté, malgré vos nombreuses occupations, et nous honoré au département des

Industries Agroalimentaires de l'I.N.A.T et faire présider le jury
d'évaluation de ce mémoire.

Vifs remerciements

A Madame Olfa DAALOUL, enseignante au département

des Industries Agroalimentaires à l'I.N.A.T, pour son acceptation de juger mon travail et de me faire l'honneur de siéger au sein du jury de ce mémoire.

Chaleureux remerciements vont également

A tous les membres du corps enseignant de l'I.N.A.T en particulier Madame : Hanen BEN ISMAËL, chef département Industries Agroalimentaires, pour leur dévouement lors de notre formation, leurs conseils et suggestions.

Mes remerciements vont à tous ceux qui ont contribué de près
ou de loin à la réalisation de ce mémoire et à tous les amies,
collègues, techniciens de laboratoire, les personnels
administratifs et techniques de l'I.N.A.T et l'I.N.R.A.T pour la
dimension humaine inestimable qu'ils ont manifestée à mon
égard.

A Sarra, Nesrine, Hanen, Youkebed, Sofien, Chayma
(I. N.A.T), Mouna, Sahar, Fonta, Sondos...

? Kmicha Safa

Liste des tableaux

Tableau 1: Principaux constituants biochimiques du riz et de la farine du riz en g pour 100 g

de matière sèche 6

Tableau 2: Composition et importance des différentes parties du grain de mais 7

Tableau 3: Propriétés de l'amidon de maïs 8

Tableau 4: Origine des graines des espèces du genre Lupinus dont le tégument est analysé au

microscope électronique à balayage . 10

Tableau 5: Valeur nutritionnelle du lupin blanc (Lupinus albus) 11

Tableau 6: Composition chimique de farine de lupin doux entière 11

Tableau 7: Composition chimique de la lentille (pour 100 grammes légumineuses) 13

Tableau 8: Composition approximative de la farine de lentille décortiquée 15

Tableau 9: Exemples d'applications de la gomme de xanthane dans les produits alimentaires

18

Tableau 10: Les niveaux des ingrédients 28

Tableau 11: Matrice de plan de mélange de farines utilisées 29

Tableau 12: Analyse de volume et de l'indice de dureté des essais préliminaires par te test de

Tukey 39

Tableau 13: Matrice d'expériences et résultats expérimentaux 42

Tableau 14: Estimations et coefficients statistiques de volume 43

Tableau 15: Les valeurs moyennes des réponses et la fonction de désirabilité 51

Tableau 16: Les analyses physico-chimiques des différents échantillons de pains 52

Tableau 17: Les paramètres technologiques des pains 54

Tableau 18: Résultats du test de préférence et somme des rangs de chaque pain 56

Liste des figures

Figure 1: Lupinus albus L : (a) Plante en période de floraison, (b) les graines 9

Figure 2: Production de lupin en Europe 2014 9

Figure 3: Plante de lentille 13

Figure 4: Production de lentilles en Tunisie: 2011-2018 14

Figure 5: La structure de gomme de xanthane 17

Figure 6: Diagramme de méthodologie adoptée pour fabriquer le pain sans gluten 31

Figure 7: Aspect de la pâte d'un pain sans gluten 38

Figure 8: Aspect couleur des essais préliminaires de panification 42

Figure 9: Relation entre le volume spécifique observé et prévu d'après l'équation du modèle

45

Figure 10: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X2 et X3. 46

Figure 11: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X2 et X4. 47

Figure 12: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X3 et X4. 47

Figure 13: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X2, X3 et X4 48

Figure 14: Le profil de l'optimum 51

Liste des abréviations

MSR : Méthode de surface des réponses

INC : Institut National de la Consommation

CCG : Caisse centrale de Garantie

INRAT: Institut National des Recherches Agronomique de Tunisie

ATMC : Association Tunisienne des Malades Coeliques

FAO: Food and Agriculture Organization

DP : Densité Probabilisée

CIC: Conseil International de la Consommation

ITCF: Institut Technique des Céréales et des Fourrages

UNIP : Union Nationale Interprofessionnelle des Plantes riches en protéines

POP: Producteurs d'Oléaprotéagnineux

M.S : Matière Sèche

DGA: Direction Générale d'Agriculture

LDL : Low Density Lipoprotein

HPMC: Hydroxypropyl Méthyl Cellulose

ISO: International Organization for Standardization

NT: Norme Tunisienne

m : masse

V: Volume

IDM: Indice de Dureté de la Mie

IDC: Indice de dureté de la Croûte

OMS : Organisation Mondiale de la Santé

RALL : Riz-Amidon-Lupin-Lentille

TABLE DES MATIERES

Dedicace

Remerciements

Liste des tableaux

Liste des figures

Liste des abréviations

TABLE DES MATIERES

Introduction Générale 1

Chapitre 1 : 3

Synthèse Bibliographique 3

A. La maladie coeliaque 4

B. Pain sans gluten 5

1. Généralités 5

2. Principaux Ingrédients de pain sans gluten 5

2.1 Le riz 5

2.1.1 Farine de Riz 5

2.1.2 Propriétés nutritionnelles de Riz 5

2.1.3 L'amidon 6

2.1.4 Protéines 6

2.1.5 Lipides 6

2.1.6 Polyosides non amylacés 7

2.2 Amidon de maïs 7

2.2.1 Propriétés de l'amidon de maïs 7

2.3 Fortification en légumineuses 8

2.3.1 Le lupin blanc 8

2.3.1.1 La production mondiale de lupin 9

2.3.1.2 Le lupin en Tunisie 9

2.3.1.3 Valeur nutritionnelle de lupin blanc 10

2.3.1.4 Farine de lupin 11

2.3.1.5 Utilisations dans les industries alimentaires 11

2.3.1.6 Effets de la consommation de lupin sur la santé 12

2.3.2 La lentille ou Lens culinaris 12

2.3.2.1 Présentation et classification 12

2.3.2.2 Composition chimique de lentille 13

2.3.2.3 Production de lentille 14

2.3.2.4 Farine de lentille 14

2.3.2.5 Valeur nutritionnelle de farine de lentille 15

2.4 Autres Ingrédients 15

2.4.1 Les améliorants du pain sans gluten 15

2.4.2 Lait en poudre 18

2.4.3 Le sel 19

2.4.4 L'eau 19

2.4.5 La levure boulangère 20

3. Processus de panification sans gluten 20

3.1 Malaxage 20

3.2 La fermentation 20

3.3 La cuisson 21

C. La panification sans gluten 21

Chapitre 2 : 23

Hypothèses et objectifs 23

1. Hypothèse de recherche 24

2. Objectif principal 24

3. Objectifs spécifiques 24

Chapitre 3: 25

Matériels & Méthodes 25

A. Matières premières : 26

1. Farine de riz et Amidon de Maïs 26

2. Farine de lupin et de lentille 26

3. Stockage 26

4. Protocole de l'étude 26

5. Les essais de panification 26

5.1 Mode opératoire 26

5.2 Essais préliminaires 27

5.3 Optimisation de la recette par la méthode de plan de mélange 27

5.3.1 Choix de plan de mélange 27

5.3.2 Identification des ingrédients 28

5.3.3 Modèle mathématique 28

5.3.4 Les niveaux des ingrédients 28

5.3.5 Matrice de plan de mélange 29

5.3.6 Optimisation des niveaux des variables 29

6. Formulation d'un pain sans gluten 30

6.1 Matières incluses 30

6.2 Processus de panification 30

6.3 Diagramme de fabrication du pain sans gluten 31

7. Analyses de la qualité du pain 32

7.1 Analyses de la qualité technologique 32

7.1.1 Mesure des volumes des pains 32

7.1.1.1 Principe 32

7.1.2 Mesure de la dureté 32

7.1.2.1 Principe et mode opératoire 32

7.2 Analyses biochimiques de l'optimum 32

7.2.1 Teneur en eau 32

7.2.2 Cendres Totales 33

7.2.3 Teneur en matières grasses 33

7.2.4 Teneur en Protéines 34

7.2.5 Teneur en glucides totaux 35

8. Analyse sensorielle 35

8.1 Préparation des échantillons 35

8.2 Test analytique descriptif 35

8.3 Test hédonique 36

8.4 Expressions des résultats 36

9. Analyse statistique 36

Chapitre 4 : 37

Résultats & Discussions 37

1. Résultats des essais préliminaires 38

1.1 Caractérisation de processus 38

1.3 Caractérisation de la dureté 39

2. La couleur 41

B. Formulation du pain sans gluten 42

1. Effet des quatre ingrédients sur le volume de pain 43

1.1 Analyse statistique des coefficients et de la variance 43

1.2 Analyse de régression 45

1.3 Tracé des surfaces de réponse et des courbes d'iso-réponses 45

2. Effet des quatre ingrédients sur la dureté du pain 48

2.1 Analyse statistique des coefficients et de la variance 48

2.2 Analyse de régression et tracé des surfaces de réponse et des courbes d'iso-réponses 49

3. Effet des quatre ingrédients sur la hauteur du pain 50

C. Optimisation 50

1. Le coefficient de désirabilité 50

2. Le profil de l'optimum 51

3. La qualité technologique de l'optimum 51

D. Etude comparative des différents pains sans gluten étudiés par une approche empirique 52

1. Etude comparative de la qualité des pains sans gluten 52

1.1 Paramètres physico-chimiques 52

1.2 Paramètres technologiques 54

2. Analyse sensorielle 55

2.1 Analyse descriptive qualitative 55

2.2 Analyse hédonique : Test de préférence 56

CONCLUSION & PERSPECTIVES 58

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 60

Annexes 1

1

Introduction

Introduction Générale

La maladie coeliaque ou l'intolérance au gluten est une maladie inflammatoire, chronique et auto-immune due à la fois à des facteurs génétiques, et environnementaux (Isabey & Devaux, 2012). Elle provoque la production d'anticorps et de cytokines qui vont engendrer par la suite des lésions de la muqueuse intestinale et par conséquent des symptômes de malabsorption, dont l'implication clinique peut être incertaine (Feighery, 1999).

Actuellement, le suivi absolu d'un régime basé strictement sur l'exclusion de gluten, présent dans certaines céréales, est préconisé par les médecins,. L'efficacité de ce régime est scientifiquement prouvée pour la maladie coeliaque (Niewinsky, 2008). D'ailleurs, le gluten présent dans de nombreuses préparations alimentaires, notamment tunisiennes, rend l'assiduité du régime sans gluten difficile et peut favoriser la révocation de ces malades dans la société.

Le pain est l'aliment de base traditionnel de nombreuses cultures, notamment, tunisienne. En Tunisie, la moyenne de la consommation de pain par personne est de 74 kg par an (INC, 2018). Ceci est grâce à son apport énergétique et nutritionnel à l'organisme (Feillet, 2000). Il s'avère donc primordial de développer un pain sans gluten pour les malades coeliaques. C'est dans ce contexte que se situe le présent travail, dont l'objectif principal est de présenter un pain sans gluten qui satisfait les attentes nutritionnelles et sensorielles des consommateurs coeliaques.

En effet, le gluten est responsable de la valeur de panification de farine qui garantit un pain bien levé, poreux et élastique (CCG, 2006). C'est pourquoi plusieurs ingrédients tels que : l'amidon, les protéines laitières et les gommes peuvent être ajoutés à la farine. L'utilisation de farine de riz constitue l'une des alternatives prometteuses, afin de substituer les propriétés viscoélastiques du gluten (Lopez et al., 2004 ; Gallagher et al., 2004 ; Lazaridou et al., 2007). En effet, le riz est l'une des céréales les plus appropriées pour la fabrication des produits sans gluten grâce à ses propriétés hypoallergéniques, sa forte digestibilité et son pouvoir énergétique élevé (Gujral et al., 2003).

En outre, compte tenu des problèmes rencontrés lors de formulation sans gluten, liés aux changements du maintien de la fonctionnalité de pain, de sa texture, de l'équilibre de son arôme, de sa durée de conservation et de son coût, plusieurs hydrocolloïdes, ont été exploités grâce à leurs propriétés fonctionnelles et texturales. En effet, la gomme guar, la

2

Introduction

gomme de xanthane, l'HPMC sont des agents épaississants, stabilisants et améliorants de la capacité de rétention d'eau, adaptés aux formulations sans gluten (Cato et al., 2002; Ahlborn et al., 2005; Pruska-kedzior et al., 2008; Schober et al., 2005).

Le présent travail s'inscrit dans le cadre d'une stratégie d'extension de gamme de la part de l'industriel « Arome Nature » et a pour but l'introduction d'un nouveau produit dans la catégorie de produits diététiques sous le même nom de l'industriel. Il est réalisé en collaboration avec le laboratoire de technologie des céréales à l'INRAT. Il vise à améliorer la situation alimentaire des malades coeliaques tunisiens, en offrant une nouvelle formule de pain sans gluten. Dans le but de poursuivre ce programme, les objectifs spécifiques de la présente étude sont :

y' L'étude de l'effet de l'addition des farines de lupin et de lentille sur les propriétés physico- chimiques, technologiques et biochimiques de pain étudié y' L'évaluation de l'aptitude à la panification d'une formule Riz-lupin-lentille-amidon de maïs améliorée par certains additifs en utilisant la méthodologie des surfaces de réponse (MSR).

Le présent mémoire comporte trois parties. La première partie est consacrée à une analyse bibliographique portant sur les enjeux et la technologie de la panification sans gluten. La seconde partie décrit la méthodologie suivie. La troisième partie est dédiée à la présentation des résultats et à leur discussion.

Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

3

Chapitre 1 :

Synthèse Bibliographique

4

Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

A. La maladie coeliaque

La maladie coeliaque est une maladie chronique, auto-immune qui engendre une atrophie au niveau de la paroi intestinale suite à l'ingestion du gluten étant un complexe protéique compris dans certaines céréales telles que le blé, l'orge et le seigle. Elle est incitée par une réaction immunitaire dérégulée chez les personnes génétiquement susceptibles (Dailly, 2013).

Cette entéropathie peut être manifestée à tout âge, avec des symptômes diverses, les plus connues sont les diarrhées et le ballonnement abdominal. Ainsi, elle est très répandue en Europe d'environ 1% de sa population. L'environnement peut être aussi l'un des facteurs secondaires, responsables de cette intolérance au gluten (Isabey, 2012).

L'intolérance du gluten est l'une des maladies les plus répandues dans le monde. 10% de la population mondiale l'endure et jusqu'à 20% chez les personnes appartenant aux groupes à risque (Lerner, 2010, Lamireau , Olives ,2016).

En Tunisie, en 1980 les médecins ont détecté la maladie chez les enfants lors de la consultation médicale de la scolarité. Ils ont trouvé que 1/3000 enfants sont atteints de la maladie coeliaque. En 2002, 623 patients coeliaques sont hospitalisés. C'est pourquoi, deux études sont faites de 2003 à 2013 et elles ont réussi à fournir des statistiques approximativement proches à la réalité. Sur 6286 enfants diagnostiqués, 1/150 sont touchés par cette entéropathie, prouvée par un prélèvement sanguin et au sud tunisien, 0,5% à 0,6% ont de l'intolérance au gluten atypique ou silencieuse. En 2016, près de 30 milles personnes sont atteintes de la sprue coeliaque qui ne peuvent ni avoir les aliments sans gluten faute de leur cherté ni les rembourser par l'état selon le président de l'ATMC (Ben Harriz, 2019).

Le seul remède et traitement à vie est l'adhérence à un régime strict sans gluten dans lequel il y a l'exclusion des prolamines contenues dans certaines céréales comme le blé, le seigle (Niewinsky, 2008). Il est largement indisponible et coûteux (Lerner, 2010).

Ce régime se base essentiellement sur la première alternative de blé qui est le riz, deuxième des céréales les plus produite mondialement (FAO, 2009). Il est caractérisé par sa digestibilité et son pouvoir énergétique élevés (Mathews et al. 1999).

5

Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

B. Pain sans gluten

1. Généralités

Le pain est issu d'une série d'opérations de boulangerie qui transforme la farine à l'aide d'autres ingrédients en pain. La farine de blé est responsable des meilleurs produits de panification (Losange 2007, De Brevans, 2011). L'élimination intégrale de gluten du pain est l'un des composants primordiaux lors d'un régime alimentaire que les intolérants au gluten plutôt connu sur le nom « maladie coeliaque » suivent. Le pain sans gluten se base sur l'exclusion totale de toutes les céréales contenant le gluten comme le blé, le seigle, l'orge et l'avoine mais sa fabrication apprête à un défi technologique puisque le gluten joue un rôle dominant en panification (Mezaize, 2009).

2. Principaux Ingrédients de pain sans gluten

Le pain sans gluten est composé principalement de produits indigènes des céréales sans gluten qui sont la farine ou la semoule comme étant l'ingrédient principal, l'eau possédant des propriétés plastifiantes et d'autres ingrédients comme la levure et le sel.

2.1 Le riz

Dans le monde en développement, le riz présente la céréale la plus importante et la denrée alimentaire de base de plus de la moitié de la population du globe. Sa production mondiale est estimée pour l'année 2018/2019 à 516 millions de tonnes (FAO, 2019). Son grain se diffère peu des autres de diverses céréales par son anatomie, mais il s'en diffère considérablement par sa composition chimique. Il est plus nanti en amidon et beaucoup plus indigent en matière azotée (Boutroux, 1897).

2.1.1 Farine de Riz

Plusieurs mélanges de farine sans gluten sont formulés pour fabriquer le pain sans gluten en assurant sa bonne qualité sensorielle et nutritionnelle. La farine de riz est largement employée dans la confection des produits sans gluten destinés aux malades coeliaques grâce à son goût neutre, couleur blanche, et hypoallergéniques (Rosell et Marco, 2008).

2.1.2 Propriétés nutritionnelles de Riz

Le riz étant l'un des aliments primordiaux de nourriture. Il est pauvre en protéines, en lipides, en fibres et il est une source de glucides digestibles (Sivaramakrishnan et al. 2004).

6

Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Tableau 1: Principaux constituants biochimiques du riz et de la farine du riz en g pour
100 g de matière sèche

.

Nutriments (g)	Riz (Juliano,1994)	Farine du riz (Arendt et Dal Bello, 2008)
Hydrate de carbone	77-89	80.1
Protéines	6.3-7.1	5.9
Lipides	0.3-0.5	2.4
Fibres	0.9-2.8	1.4
Minéraux	0.3-0.8	0.6

2.1.3 L'amidon

L'amidon représente environ 90 % de l'extrait sec de riz. C'est un assortiment de molécules ramifiées et linéaires ayant respectivement un DP de 1100 à 1700 et de 700 à 900 (Juliano, 1994). Son digestion est plus aisée par les intestins grêles que celui du blé, de pomme de terre ou de maïs (Kiger et Kiger, 1967 ; HO et YIP, 2001 ; Tavarez et al. 1991). Il est fortement conseillé aux malades ayant une fragilité intestinale (Kiger et Kiger, 1967 ; Godon et Willm, 1991). L'amidon est responsable des propriétés physiques et fonctionnelles des grains de riz, considérablement tout dépend du rapport amylose /amylopectine (Arendt et Dal Bello, 2008).

2.1.4 Protéines

Les protéines sont localisées dans l'albumen sous forme de corps sphériques de 0,5 à 4 um (Bechtel et Pomeranz, 1978). Huebner et al. (1990) ont recours à l'extraction séquentielle des protéines dont ils ont obtenu une répartition moyenne suivante sur 33 échantillons : 84% glutéline, 9% prolamines, 7% albumine et globuline. Ainsi, le riz possède la plus faible teneur en protéines que les autres céréales. Cependant, la lysine des protéines du riz a une proportion qui varie de 3,5 à 4%, l'une des plus élevées parmi les protéines céréalières (Irri, 1991 ; Juliano, 1985)

2.1.5 Lipides

Les lipides représentent 0,5 à 1,7% de riz, principalement ceux non amylacés. Notamment le noyau est riche en corps lipidiques. Les principaux acides gras de ces lipides sont les acides linoléiques, oléiques et palmitiques (Bienvenido, 2010).

7

Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

2.1.6 Polyosides non amylacés

Les polyosides non amylacés sont constitués de polyosides hydrosolubles et de fibres alimentaires insolubles (Juliano, 1985). S'ils s'associent avec l'amidon, cela peut engendrer une hypocholestérolémie (Bienvenido, 2010).

2.2 Amidon de maïs

Le maïs est une culture céréalière pour la richesse de ses grains en amidon. Le maïs tendre est le type le plus contenant de l'amidon et exclusivement utilisé pour l'alimentation humaine. Il a eu une production mondiale en 2018 à 1090 millions tonnes (CIC, 2019). Comparant au blé et au riz, le maïs est plus avantageux sur le plan nutritionnel. Il est riche en amidon, fer et matière grasse (Paliwal, 2002). Le tableau suivant montre bel et bien les différents constituants de maïs basant sur sa morphologie.

Tableau 2: Composition et importance des différentes parties du grain de maïs

(Watson, 1988)

Composition (%)	Endosperme	Embryon	Péricarpe	Scutellum
Amidon	87,6	8,3	7,3	5,3
Graisse	0,8	33,2	1	3,8
Protéines	8	18,4	3,7	9,1
Cendres	0,3	10,5	0,8	1,6
Sucres	0,6	10,8	0,3	1,6
Reste	2,7	18,8	86,9	78,6
% MS	83	11	5,2	0,8

2.2.1 Propriétés de l'amidon de maïs

L'amidon de maïs peut être consommé par ceux avec la maladie coeliaque, mais il cause des difficultés technologiques dans la fabrication du pain et confère un goût inhabituel au pain (Christianson et al., 1974). Naturellement, l'amidon a une forme granulaire, et est constitué principalement de deux polymères de glucose, l'amylose essentiellement linéaire et formé principalement de liaisons á- (1,4) et l'amylopectine (Lineback et Rasper, 1988).

8

Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Tableau 3: Propriétés de l'amidon de maïs ^(aTester el al., 2004; ^bTakeda et al., 2003 ;
^dMorrison el al., 1981; ^eHAN et al., 2002; ^f JI et al., 2004)

	Taille de	DP	DP	Amylose	Protéines	Lipides	TG
	granule	(AM)	(AP)	(%)	(%)	(%)	(°C)
	(ìm)
Amidon	5-30^a	9600-	320-	25-28^d	0.04-	0.01-	62-
de maïs		15900^b	1015^b		0.45^e	1.1^d	87^f

Ainsi, insoluble dans l'eau, il est uniquement en suspension instable dans l'eau froide formant une solution colloïdale à 70 °C qui épaissit pour entamer le processus de gélatinisation et donner un gel appelé empois d'amidon (Bousquet et Laurent, 2004).

2.3 Fortification en légumineuses

Selon FAO en 1982, les légumineuses sont ajoutés aux céréales sans gluten pour améliorer la qualité des protéines existantes déjà dans les farines sans gluten, les enrichir en vitamines et assurer une saveur et une texture meilleur de pain. Associés ensemble, ils offrent à l'organisme tous les acides aminés essentiels. Selon Hulse, 1977 et FAO, 1982, il faut associer 35% légumineuses au 65% des céréales consommés. D'après plusieurs années que des recherches sont faites pour développer la formule de pain sans gluten en utilisant d'autres sources d'amidon et des protéines sans gluten (Lopez et al., 2004 ; Marco et Rosell, 2008).

2.3.1 Le lupin blanc

Le lupin blanc ou Lupinus albus L. appartient à la famille de fabaceae (plante à fleurs) (Reinhard et al., 2006) originaire de la région méditerraniènne et l'Amérique de sud (Glastones, 1998), très utilisée par les industries de cultures non seulement pour ses excellents atouts nutritionels (Duranti,2006 ; Roccia et al., 2009) mais aussi pour son adaptation à des conditions climatiques extremes (Guemes-vera et al., 2008).

Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

(a) (b)

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Figure 1: Lupinus albus L : (a) Plante en période de floraison, (b) les graines 2.3.1.1 La production mondiale de lupin

D'une année à l'autre, la production en lupin dans le monde accroît sauf que les grandes quantités produites se restreignent à dix pays 82%, autrement, 1210000 tonnes par an, de totalité de production mondiale se trouve en Australie. 11,8% équivalent à 174300 tonnes par an est assurée par l'Europe dont la Pologne prend partie de 61% de la production européenne. Tandis que l'afrique couvre 2,41% ou 35400 tonnes par an qui sont essentiellement approvisionnée par le Maroc, l'Afrique de sud et L'Egypte (ITCF-Prolea-UNIP, 2001).

80%

60%

40%

20%

Pourcentage de production

0%

Les pays

Pologne Allemagne France Italie Lituanie Espagne Rép.tchèque

Figure 2: Production de lupin en Europe 2014 (FOP,2014).

2.3.1.2 Le lupin en Tunisie

Le lupin a une répartition géographique diversifiée, une variation morphologique et des polymorphismes chromosomiques ressemblant à un large diversifié génétique. On reconnait quatre espèces de lupin en Tunisie : Lupinus albus L, Lupinus luteus L ; Lupinus angustifolius L qui sont caractérisées par des graines du type lisse et Lupinus cosentini L. avec des graines

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

du type rugueux (Pottier, 1979). Le tableau 4 indique l'origine géographique des différents types de lupin en Tunisie

Tableau 4: Origine des graines des espèces du genre Lupinus (Pottier, 1979).

Espèce	Origine
Lupinus angustifolius L	Borj H'faïedh
Lupinus luteus L	Tabarka
Lupinus albus L. cultivar Mekna	El Alia
Lupinus cosentinii Guss.	Sousse, M'raïssa et Borj H'faïedh

2.3.1.3 Valeur nutritionnelle de lupin blanc

Le lupin blanc présente une excellente source de protéines et de nombreuses fibres alimentaires (polysaccharide non amidonné). Il a un taux faible en amidon et en lipides. C'est une bonne alternative de toute autre légumineuse. (Hall et al., 2005 ; Mubarek, 2001 ; Magni et al., 2005). Ses graines comportent 40% de protéines et représente un bon équilibre des acides aminés essentiels (Drakos et al., 2007). C'est le composant le plus important pour plusieurs rôles qu'il joue nutritionnellement, technologiquement et fonctionnellement, c'est pour cela, il est fréquemment utilisé dans l'alimentation humaine (Duranti et al., 2008).

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Tableau 5: Valeur nutritionnelle du lupin blanc (Lupinus albus)
(Villaluenga et al., 2006a)

Composants nutritionnels		Lupin Blanc
Protéines (g/100g M.S)		37,4 #177; 3,12
Lipides (g/100g M.S)		11,34 #177; 0,73
Cendres (g/100 M.S)		3,79 #177; 0,06
Fibres alimentaires	Solubles	5,21 #177; 0,18
	Insolubles	34,22#177; 0,08
	Total	39,43 #177; 0,26
Amidon		2,81 #177; 0,08
Vitamines (mg/100g M.S)	á-Tocopherol	0,47 #177; 0,02
	y-Tocopherol	51,6 #177; 0,5
	ô-Tocopherol	0,51 #177; 0,02
	Thiamine (Vit B1)	0,36#177; 0,01
	Riboflavine (Vit B2)	0,65 #177; 0,05
	Vitamine C	6,48#177; 0,09

2.3.1.4 Farine de lupin

C'est la farine la plus riche en protéines des légumineuses et en fibres, utilisée dans diverses préparations alimentaires humaines (viennoiseries, biscuiteries sans gluten) (Dervas et al., 1999).

Tableau 6: Composition chimique de farine de lupin doux entière

	Humidité	Cendres	Protéines	Fibres	Alcaloïdes
Farine de lupin blanc complète	7,7	3,5	38,3	1,9	0,025

2.3.1.5 Utilisations dans les industries alimentaires

Le lupin est largement utilisé dans les préparations alimentaires selon XU et Mohamed 2003 ; XU et al., 2006). Plusieurs études ont été faites sur la farine de lupin et ses fractions qui sont considérées comme des substituts de farine de blé dans le pain (Doxastakis et al., 2002 ;

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Guemes-vera et al., 2008 ; Mubarek, 2001) et le pain au levain (Bartkiene et al., 2011). Ainsi, elle est utilisée fréquemment dans les gâteaux, les crêpes, les biscuits brioches (Tronc, 1999), les muffins et les brownies (Clark et Johnson, 2002, Nasar-Abbas et Jayasena, 2012). Elle a été additionnée dans les préparations au spaghetti, aux pâtes, aux chips (Lampart-Szczapa et al., 1997) et au pain (Dervas et al., 1996). D'ailleurs, elle est un ingrédient fonctionnel dans les aliments sans gluten puisqu'elle ne le contient pas (Scarafonia et al., 2009, Levent, 2011).

2.3.1.6 Effets de la consommation de lupin sur la santé

Dans le monde, chaque année, il y a une consommation d'environ 500 000 tonnes des produits alimentaires fortifiés en lupin malgré la modeste quantité de lupin consommée d'environ 4% de la production mondiale. Cela veut dire qu'il a des effets bénéfiques sur la santé humaine (Kohajdová et al., 2011). En effet, il permet la diminution des taux sanguins de glucose et de cholestérol (Hall et al., 2005). Des études cliniques ont prouvé que suite à la consommation particulière de pain, il y a réduction des facteurs de risque pour l'obésité (Lee et al., 2009) le diabète de type 2 grâce à l'existence des divers vitamines, antioxydants et les maladies cardiovasculaires par la bonne prise de fibres (Berlandier, 1999).

2.3.2 La lentille ou Lens culinaris

La lentille est une légumineuse riche en protéines, très utilisée dans les pays en développement. Ainsi, elle est une bonne source des glucides complexes, fibres diététiques, vitamines et minéraux (Adsule et al., 1989).

2.3.2.1 Présentation et classification

Etant plante herbacée de famille des légumineuses des Angiospermes, Lens culinaris a une longueur de 20 à 45 cm, produisant des petites gousses en forme de sac à main qui contient d'environ 1 à 2 graines dans chacune (Erskine, 2009).

Les graines de lentilles sont de minuscules graines en forme de lentille dont les couleurs varient du jaune au rouge-orange au vert, brun ou noir. Le tégument, les cotylédons, et l'embryon comprenant le radical, la plumule et l'axe embryonnaire sont les principales parties anatomiques (Singh et al., 1968).

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Figure 3: Plante de lentille (Books of Dante, 2017) 2.3.2.2 Composition chimique de lentille

Globalement, les lentilles ont une teneur en protéines élevée qui varie entre 21et 31% et une teneur en glucides de 62-69%, dont la majorité est constituée d'amidon (Bhatty et Slinkard, 1979; Adsule et al., 1989). Le tableau suivant montre la composition chimique approximative des graines de lentilles déterminée par des chercheurs et compilée par (Urbano et al., 2007).

Tableau 7: Composition chimique de la lentille (pour 100 grammes légumineuses)
(Urbano et al., 2007)

Paramètres	Intervalle
Energie (kJ)	1483-2010
Nitrogène totale (g)	3,75-4,88
Protéines (N*6,25) (g)	20,6-31,4
Nitrogène Non protéique (g)	0,49-1,040
Lipides (g)	0,7-4,3
Glucides (g)	43,4-69,9
Fibres (g)	5,0-26,9
Cendres (g)	2,2-4,2

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

2.3.2.3 Production de lentille

La consommation des lentilles se fait globalement sous forme des grains entiers ou des noyaux décortiqués et farine. C'est un aliment de base au Moyen-Orient et en Asie du Sud et la plus part de temps consommé avec céréales, comme le riz (Nygaard et Hawtin, 1981). C'est une excellente source de protéines alimentaires dans plusieurs régions du monde, en particulier en Asie du Sud. Il est également populaire en Afrique sub-saharienne, Afrique, Asie occidentale, Amérique du Nord, Moyen-Orient, Europe et Australie.

14000

12000

10000

4000

2000

6000

8000

0

Superficie (ha) Rendement (qx/ha) Production (qx)

Figure 4: Production de lentilles en Tunisie: 2011-2018 (DGPA, 2018) 2.3.2.4 Farine de lentille

La farine de lentille est utilisée avec d'autres farines céréalières pour confectionner des pains, des gâteaux, des nouilles et nourriture destinée aux enfants (Boye et al., 2010; Annapure et Rathod, 2017; Turfani et al., 2017). La présence des composés phénoliques, flavonoïdes et tanins condensés dans la lentille confère aux préparations alimentaires des bonnes propriétés anti-oxydantes (Durazzo et al., 2013). Ainsi, la farine de lentille est riche en fibres et minéraux solubles et insolubles (Kumar et al., 2013).

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Tableau 8: Composition approximative de la farine de lentille décortiquée
(Advances Of Science And Technology, 2018)

	Protéines (N*6,25)	Matière grasse brute	Fibres brutes	Glucides	Energie (Kcal/100g)	Taux de cendres	Humidité (% db)
Farine de lentille décortiquée	17,00 #177;0,57	1,15 #177; 0,08	2,65#177; 0,40	75,42 #177; 0,36	380,02 #177; 0,02	2,38 #177; 0,56	1,40 #177; 0,06

2.3.2.5 Valeur nutritionnelle de farine de lentille

Les lentilles présentent une teneur en protéines égale à celle dans la viande et elle est deux fois plus que les céréales. Il est découvert que les acides aminés essentiels, spécifiquement les acides aminés soufrés, le tryptophane et la thréonine, occupent 39,3g par 100g de protéines. Par conséquent, la consommation de lentilles avec d'autres produits glucidiques, tels que le riz, le maïs, le manioc, la pomme de terre et d'autres plantes à racines et tubercules offre suffisamment tous les acides aminés essentiels. Mélanger la farine de blé avec des farines de légumineuses est une solution efficace afin de fortifier les attributs nutritionnels des aliments à base de céréales (Shekib et al., 1986). D'ailleurs, plusieurs études cliniques ont été réalisées sur les effets de légumineuses y compris les lentilles suite à leur consommation sur la santé. Elles ont prouvé qu'elles permettent la réduction des risques des maladies cardiovasculaires, le cancer, le diabète, l'ostéoporose, l'hypertension, les troubles gastro-intestinaux, la maladie surrénalienne et la réduction du cholestérol des lipoprotéines de basse densité (LDL). Grâce à â-glucanes que la lentille permet d'avoir une capacité à induire une satiété à court terme et une réponse hypoglycémique et sert ainsi à maintenir le poids corporel (HU 2003; Gallaher et Jacobs, 2004; Boye et al., 2010).

2.4 Autres Ingrédients

2.4.1 Les améliorants du pain sans gluten

Ce sont les améliorants, les auxiliaires technologiques et/ou des additifs ajoutés dans la panification à faible quantité pour un but technologique

· Les additifs : Les additifs sont utilisés dans le but d'améliorer la qualité des denrées alimentaires. Spécifiquement le pain sans gluten, des additifs à intérêt sanitaire (la

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

conservation) et d'autres à intérêt technologique (la stabilité et l'épaississement) sont exploités dans la panification (De Renyal, 2009).

Ø L'acide ascorbique ou vitamine C présentant un additif anti oxygène, sous le code européen E300, est autorisé à une dose maximale de 300mg/kg de farine par l'arrêté du 14/10/91. Cependant, pratiquement il est utilisé à plus faible dose dépendamment du procédé effectué car le surplus agit négativement sur le produit. Dès qu'il est incorporé dans la pate, il facilite son travail en améliorant la tenue des pâtons et le développement à la cuisson. Il réduit le temps de première fermentation et augmente la tolérance de la pâte, par la suite, une pate obtenue est moins collante, plus volumineuse, une croûte brillante non éclatée et une mie blanche et plus aérée (Jehl et Madet, 2004).

· Auxiliaire technologique : c'est une substance et non pas un ingrédient qui intervient dans l'élaboration d'une denrée alimentaire qui répond à un objectif technologique (préservation ou renforcement), il est absent dans le produit fini car il est détruit par la cuisson. Tous les enzymes sont des auxiliaires technologiques (De Reynal, 2009)

Ø L'alpha-amylase fongique : cette enzyme appelée aussi, á, 1-4 glycogénase, catalyse l'hydrolyse de l'amidon en sucres simples (Kuriki et Imanaka, 1999). Dans les formulations des pains sans gluten, on utilise l'alpha-amylase à une quantité qui varie entre 0,0006 à 0,001 g / 100g de farine. En effet, cet enzyme retarde la rétrogradation de l'amylopectine (Lazaridou et al., 2007). Ainsi, elle fournit de l'énergie à la levure pour accélérer et intensifier la fermentation en libérant des sucres fermentescibles, participe à la modification des caractéristiques organoleptiques (couleur, gout et arome) de mie et il contribue à la conservation du produit fini comme un agent anti-rassissant (Feillet, 2000).

· Les hydrocolloïdes : Les gommes arabiques, de guar, de xanthane, de caroubies, des alginates, des pectines, CMC et de l'HPMC (hydroxypropylméthylcellulose) sont des agents de stabilité, d'épaississement et d'émulsion, utilisés dans la fabrication de pain sans gluten en pour améliorer les propriétés texturales, la gélification, la capacité de rétention d'eau et spécifiquement l'acceptabilité et la durée de conservation de pain sans gluten en retardant son rassissement. Ils sont très connus par leurs propriétés techno-fonctionnelles qui permettant de les utiliser comme alternatives au gluten (Gujral et al., 2003; Gallagher et al., 2004 ; Sivaramakrishnan et al., 2004 ; Ahlborn et al., 2005; Mccarthy et al., 2005 ;

Schober et al., 2005 ; Moore et al., 2006 ; Lazaridou et al., 2007).

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Ø Les hydrocolloïdes : cas de gomme de xanthane : E415 : Sa formule brute est (C67 H102 O56) n avec n allant de 820 à 2800 et sa masse moléculaire est estimé entre 1,5 * 10³ et 5 * 10³ Kda (Simon, 2001).

Figure 5: La structure de gomme de xanthane (Yoshida et Tanner, 1993)

Elle est appliquée dans diverses applications industrielles surtout celles alimentaire quoiqu'elle soit peu couteuse grâce ses propriétés fonctionnelles très exceptionnelles (Simon, 2000). Elle a des propriétés pseudo-plastiques uniques, un comportement non newtonien avec une viscosité importante à faible concentration et une bonne stabilité à une large concentration de NaCl et une haute solubilité à froid (Kalogiannis et al., 2003). Ce tableau suivant montre diverses utilisations de gomme de xanthane dans des produits alimentaires à faible concentration sans changer les propriétés sensorielles de produit.

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

Tableau 9: Exemples d'applications de la gomme de xanthane dans les produits

alimentaires

(Rosalam et England, 2006).

Application	Avantages	%
Boissons reconstituées	Fournit le corps et améliore la qualité	0,05-0,15
Potages instantanés	Fournit de grande viscosité au pH acide et neutre	0,30-0,50
Vinaigrettes	Stabilisateur idéal	0,15-0,50
Panification	Contribue à l'incorporation et la rétention d'air	0,05-0,25
Sauces	Fournit de grande viscosité aux sauces et aux jus de viandes	0,10-0,30

L'effet de la gomme de xanthane sur la rhéologie de la pâte et la qualité de pain est étudié par Lazaridou et al., (2007) qui ont démontré que la gomme de xanthane a eu l'effet le plus significatif sur la viscoélasticité et la consistance de la pâte. Ainsi, la gomme de xanthane a significativement influencé la ténacité, l'extensibilité de la pâte et surtout l'acceptabilité sensorielle du pain frais. Il a également eu un effet sur la diminution de la fermeté du pain obtenu (Lee et Lee, 2006). La gomme de xanthane est un polysaccharide extraite de Xanthomonas campestris, hydrophile et gélifiante. A faible concentration, elle donne des solutions visqueuses troubles. Un maximum de 1% de gomme de xanthane est autorisé à être incorporé dans un aliment (FAO, 1980).

2.4.2 Lait en poudre

L'ajout de lait en poudre confère au pain une texture moelleuse l'aide à gonfler lors de fermentation (Gehring, 2010). Le lait sec concentré constitue une excellente source en protéines à haute qualité pour enrichir le pain. Ainsi, selon Sanchez et al. (2004), ils ont utilisé de 2 à 12% de lait en poudre sur 300 g de farine et ils ont remarqué que la douceur de la pate augmente avec l'augmentation de celui-ci. Le meilleur pain sans gluten qui a une teneur en protéines la plus élevée est celui enrichi avec 7,8% en poudre de lait.

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

2.4.3 Le sel

Le sel, ou chlorure de sodium ou le sel marin, est l'un des principaux ingrédients dans la fabrication du pain (Miller et Hoseney, 2008). Il doit être introduit à la fin de pétrissage à la dose allant de 1kg à 2 kg par 100 kg de farine. Il permet la stabilisation de taux de fermentation de la levure, le renforcement de la pâte, l'accentuation du goût du produit final. Sans sel, la fermentation s'effectue d'une manière excessive dans les produits gazeux, au levain et cuits au four à grain ouvert et à texture médiocre. Plus la quantité du sel dans la pâte est élevée, plus la formation de gaz est faible par la suite il y aura retard dans l'activité de la levure (Roach et Hoseney, 1992).

2.4.4 L'eau

L'eau est considérée comme un élément essentiel dans la panification pour plusieurs raisons technologiques. L'eau est le premier agent pour d'une part, solubiliser les ingrédients et d'autre part, hydrater les protéines et les glucides par la suite la farine qui fait passer les protéines de l'état vitreux à l'état caoutchouteuse en les mobilisant. Au cours de pétrissage, elle réarrange spatialement les protéines et les faire interagir avec les autres constituants de farine en formant des liaisons non covalentes d'où le développement d'un réseau protéique (Rezzoug, Bouvier, Allaf et Patras, 1998, Michon, 2005).

Dans la panification sans gluten, la quantité d'eau versée sera égale ou supérieure à celle de tous les autres composants du pain. Les caractéristiques de la pâte obtenue (l'aspect et la consistance) semblent plus pareilles à celle de beignet que la pâte du pain conventionnel. En effet, l'eau participe à la gélatinisation et la rétrogradation de l'amidon et elle prolonge la durée de conservation de pain de point de vue croustillance de la croute et la douceur des miettes. Les propriétés plastifiantes de l'eau sont prépondérantes lors de la fabrication de pains sans gluten puisqu'elles adhèrent les propriétés d'extension de la pâte lors du mélange (Marco et Rosell, 2008).

Une teneur en eau élevée provoque une surexpansion lors de la cuisson d'où la fermeté des miettes diminue et la taille moyenne des alvéoles augmente mais leur nombre diminue, accompagné à la fois d'une hausse marquante de volume du pain et légère de son élasticité relative (Schoenlechner et al., 2010).

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

2.4.5 La levure boulangère

C'est Saccharomyces cerevisiae, champignon microscopique à noyau. Elle vit dans l'air et sur les aliments. Lors de panification, en absence de l'oxygène, elle se reproduit en tirant l'énergie de la fermentation et dégradent les sucres (l'amidon) de la farine. L'introduction de 2,5 g de levure boulangère par 100 g farine est capable de produire 25 milliards microorganismes. Lors de fermentation, la levure produit des composés alcooliques et de CO2. Pendant la cuisson, le dioxyde de carbone entraîne la levée de la pate et l'alcool total disparaît (Bremaud, 2006).

3. Processus de panification sans gluten

Le processus de panification est composé de trois étapes indispensables : le malaxage hydrate les ingrédients, développe la structure de la pâte et introduit la phase gazeuse (Bloksma, 1990), la fermentation expanse le gaz et au cours de la cuisson, la pâte passe de l'état liquoreux à l'état solide caoutchouteuse (Davies, 1986).

3.1 Malaxage

C'est la première étape de la panification sans gluten où il y a le mélange de farines, eau, levure, sel et les améliorants. Sans gluten, il n'y a pas de pétrissage, on parle plutôt de malaxage. Puisque la farine est sans gluten, elle donne une pate friable, liquéfiée et non façonnable qui ne retient pas les bulles de gaz (Siaaml, 1857). En effet, le malaxage assure lors de l'homogénéisation de la pate, son hydratation, son aération et formation des ponts disulfures entre les différents composantes de la pate d'où la structuration du réseau protéique (Junge et Hoseney, 1981, Roussel et Chiron, 2002).

3.2 La fermentation

C'est une étape caractéristique de panification. Elle permet principalement la levée de la pâte sous l'action de formation de dioxyde de carbone et la synthèse d'acides organiques et de molécules volatiles responsables des propriétés organoleptiques que sont le goût et l'arôme du pain; elle est une continuité du développement du réseau protéique (Feillet, 2000). Le mécanisme de la fermentation s'effectue par la production du CO2 de l'éthanol et des acides organiques par les levures à partir des glucides libres ou libérés par les amylases de la farine (Roussel et Chiron, 2002)

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

3.3 La cuisson

C'est la dernière étape du processus de panification pendant laquelle se déroule une suite de changements physiques, chimiques et biochimiques synchroniques telles que l'expansion du produit, évaporation d'eau, le développement des alvéoles, obtention des protéines dénaturés, l'amidon gélatinisée, l'apparition d'une croûte et la réaction de Maillard (Sablani et al., 1998). Ainsi, lors de la cuisson, il y a transition de pate-mie suite à l'augmentation de la température et la présence de l'eau qui confère au pain la structure finale solide viscoélastique (Bloksma, 1986).

C. La panification sans gluten

La panification sans gluten évolue depuis des années par plusieurs nouvelles formulations qui donnent aux pains d'une part une meilleure valeur nutritionnelle et d'autre part des caractéristiques organoleptiques originales.

Ribotta et al., (2004) et Sandra et al., (2004) ont utilisé respectivement farine de soja actif à grande particules pour optimiser le volume de pain sans gluten grâce l'activité enzymatique et la structure des protéines de soja ainsi le lait en poudre à 7,8% pour augmenter la teneur en protéines et ajouter de la douceur à la pate. En 2005, Schober a étudié l'effet des farines de deux variétés de sorgho en ajoutant de 0,3 à 1,2% (farine) gomme de xanthane et 1,2 à 4,8% de lait écrémé en poudre. Il a noté que l'augmentation des niveaux de gomme de xanthane diminue le volume et à mesure que les niveaux de poudre de lait écrémé augmentent, la hauteur du pain diminue.

Moore et al., (2006) ont appliqué une formule à base de farine de riz, fécule de pomme de terre, farine de maïs en ajoutant 1% gomme de xanthane et d'autres sources de protéines (farine de soja, lait écrémé en poudre et oeufs en poudre). En additionnant l'enzyme transglutaminase, il est possible de former un réseau protéique comparable à celui de gluten.

De plus, Sanchez et al. (2006) ont prouvé qu'un bon pain sans gluten peut être fait à partir de 74,2% de fécule de maïs, de 17,2% de farine de riz et de 8,6% d'amidon de manioc et l'ajout de farine de soja à 0,5% a également amélioré la texture du pain.

Moore et al., 2007, ont procédé à l'incorporation des bactéries de l'acide lactique (Lactobacillus plantarum) dans le pain sans gluten. Les résultats montrent que le levain donne un pain plus moelleux et améliore le délai de stabilisation du pain sans gluten.

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Chapitre 1 : Synthèse Bibliographique

En 2009, Mezaize a ajusté le procédé de fabrication par l'ajout d'une phase de congélation avant la fermentation d'une part et l'ajustement de quantité d'eau et l'introduction de HPMC d'autre part. Ceci a diminué le volume spécifique du pain, a augmenté la dureté de mie et mène à une distribution homogène des alvéoles du pain sans gluten.

Crockett et al, (2011) ont étudié l'effet de l'isolat de protéine de soja et des solides de blanc d'oeuf sur les propriétés physicochimiques du pain sans gluten. Après l'addition de 15%, l'isolat de protéines de soja et de solides de blanc d'oeuf sont devenus la principale plate-forme protéique de la pâte et ont maîtrisé les interactions négatives avec l'HPMC, améliorant ainsi le volume du pain.

Sciarini et al., 2012 ont incorporé des émulsifiants (ester d'acide diacétyltartrique et de monoglycérides - DATEM et stéaroyle lactylate de sodium - SSL) des enzymes (glucose oxydase et á-amylase) et des hydrocolloïdes (gomme de xanthane, CMC, alginate et carraghénane) qui ont donné des pains ayant des particulières, telles que le volume spécifique, taux de fermeté, et la structure des miettes.

Tsatsaragkou et al., 2014, ont utilisé 15% de farine de caroube également de l'amidon résistant pour répondre à la carence en fibres alimentaires dans le pain sans gluten et avoir une fermeté faible et une porosité améliorée.

Ainsi, Boulemkahel (2014) a formulé une panification sans gluten à base de riz et féverole amélioré d'une adjonction combinée de HPMC-Xanthane de 1 à 4%. En 2016, Salah et Kamela ont incorporé les protéines de canola dans le pain sans gluten avec l'ajout de maximum 1,5% xanthane, bicarbonate de sodium et l'huile de canola. L'impact a été important sur le volume spécifique du pain.

Chapitre 2 : Hypothèses et objectifs

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Chapitre 2 :

Hypothèses et objectifs

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Chapitre 2 : Hypothèses et objectifs

1. Hypothèse de recherche

Étant donné que le pain sans gluten nécessite un réseau protéique fort pour répondre aux exigences de panification, notre revue de la littérature a indiqué que les farines de lupin et de lentille possèdent une quantité considérable des protéines dotées de bonnes propriétés techno-fonctionnelles facilement exploitables dans des matrices alimentaires. En outre la farine de riz est très appropriée pour la panification sans gluten. Par conséquent, l'incorporation de ces deux farines dans une formulation à base de farine de riz blanc permettrait d'obtenir une pâte à pain sans gluten ayant de bonnes propriétés technologiques et un produit final d'une valeur nutritionnelle clairement améliorée.

2. Objectif principal

L'objectif principal de ce projet est l'étude de l'aptitude technologique d'une nouvelle formule sans gluten à base de farine de riz blanc dans laquelle il y a l'incorporation de farine de lentille et de lupin, et de leur effets sur les propriétés biochimiques, technologiques du produit final.

3. Objectifs spécifiques

y' Objectif 1 : Etudier l'impact de l'incorporation des farines exemptes de gluten dans la formulation sans gluten à base de riz blanc sur les propriétés technologiques du produit fini.

y' Objectif 2: Optimiser la dynamisme du processus de cuisson du pain et en particulier le temps de pétrissage par une approche empirique.

y' Objectif 3 : Optimiser la recette panification par la méthode des plans de mélange et modéliser les profils de l'optimum.

y' Objectif 4 : Analyser les caractéristiques physico-chimiques et biochimiques du pain obtenu.

y' Objectif 5: Caractériser la qualité technologique de la meilleure formule obtenue.

Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

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Chapitre 3:

Matériels & Méthodes

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

A. Matières premières :

L'étude bibliographique a permis d'identifier les ingrédients suivants: farine de riz, amidon de maïs, farine de lupin et celle de lentille

1. Farine de riz et Amidon de Maïs

La farine de riz et l'amidon de maïs sont commercialisés par la société « Tunisie Farine ». Ils sont présentés sous forme respectivement deux paquets plastifiés de 250 et de 200 g achetés de supermarché, sous les marques ®Vita fibres et ®Sweet Pasty.

2. Farine de lupin et de lentille

Les grains de lupin et ceux de lentille décortiqués de variétés tunisiennes respectivement « Mekna » et « Nefza» ont été fournis par l'épicerie ®Ben Yaghlen. Ils ont été réduits intégralement en farine à l'aide d'un broyeur à marteaux puis tamisés jusqu'à l'obtention d'une granulométrie de 212 ìm répondant aux exigences de la panification (FAO, 1995).

3. Stockage

Les matières premières sont stockées à température égale à 4°C dans une chambre frigorifique.

4. Protocole de l'étude

L'étude de la formule du pain sans gluten se base sur 3 principales étapes : Les essais préliminaires, plan de mélange de l'optimisation, caractérisation et comparaison par rapport aux pains sans gluten commercialisés.

5. Les essais de panification

Ces essais et les analyses ont été accomplis au niveau de laboratoire technologie de céréales de l'INRAT.

5.1 Mode opératoire

La première étape consiste en un mélange de 100g de mélange des farines imbibées à 50%, de 2% de levure et de 2% de sel. La seconde étape est la formation d'une pâte cohérente, ensuite la pâte est déposée en pointage pour une heure à une température de 30°C. Puis, elle entame le façonnage qui se fait en trois pâtons et entre en apprêt de 105 minutes, dans une chambre de fermentation à 30°C. Les pâtons sont par la suite introduits immédiatement dans le four Barcenas et Rosell, 2006).

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

5.2 Essais préliminaires

Les pourcentages des farines sont fixes pour tous les essais préliminaires mais l'enrichissement a eu lieu dans l'hydratation de la farine. A chaque fois, on fixe un paramètre et on varie l'autre. On augmente la quantité d'eau tout en diminuant le temps de malaxage.

· Essai 1 : 50% eau avec pétrissage 15 min

· Essai 2 : 85% eau avec pétrissage 15 min

· Essai 3 : 85% eau avec pétrissage 5 min

· Essai 4 : 100% eau avec pétrissage 5 min

· Essai 5 : 100% eau avec pétrissage 3 min

Dès que les pains sont refroidis à température ambiante de laboratoire (20 min après cuisson), ils ont été caractérisés en mesurant les paramètres suivants :

v Le volume de pain (cm³), estimé directement à l'aide d'un testeur de volume de pain

v La dureté de la mie et de la croûte (mm), en utilisant un pénétromètre.

v Analyse sensorielle des pains (couleur, odeur, texture) a été effectuée à l'oeil nu de l'extérieur et des coupes longitudinales.

5.3 Optimisation de la recette par la méthode de plan de mélange 5.3.1 Choix de plan de mélange

Le plan de mélange est une catégorie spécifique d'expériences de surface de réponse où le produit testé est composé de plusieurs constituants. La réponse (la performance du produit mesuré) dépend des proportions relatives des ingrédients. Un plan de mélange diffère d'un autre par ses propriétés inhérentes qui servent à aboutir à un objectif bien déterminé. Il est donc indispensable de choisir, à priori, le plan le plus approprié permettant de dénouer la problématique de l'expérimentateur. Dans cette étude, nous avons adopté pour le plan de mélange D-optimal qui génère n essais aléatoires où le domaine expérimental est un polyèdre irrégulier afin d'obtenir une surface de réponse capable de donner les conditions optimales de la recette et présenter les résultats sous forme d'un modèle polynomiale de seconde degré.

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

5.3.2 Identification des ingrédients

La qualité finale du pain dépend essentiellement de plusieurs ingrédients. Leur nombre est important, nous avons choisi de fixer ceux qui sont facile à modifier, quatre paramètres à savoir : X1 : Pourcentage de farine de lentille ; X2 : Pourcentage de farine de lupin ; X3 : Pourcentage d'amidon de maïs et X4 : Pourcentage de farine de riz.

Le modèle étudié est un modèle à quatre variables, nécessitant la réalisation de 14 expériences représentant des combinaisons de deux niveaux attribués à chacun des 4 ingrédients tout en prenant les réponses correspondantes. 7 points centraux ont été mis en jeu pour appuyer ce plan d'expériences ; ce qui donne une totalité de 20 essais.

5.3.3 Modèle mathématique

Le modèle mathématique traduisant la dépendance de chaque réponse étudiée en fonction des quatre variables codées (X1, X2, X3 et X4) s'écrit :

(1) Y= á1* X1+ á2* X2+ á3* X3 + á4* X4 + á12* (X1*X2) + á13 *(X1*X3) + á14+ (X1*X4) + á23*(X2*X3) + á24 (X2*X4) + á34 * (X3*X4)

Où : á1 á2 á3 et á4 exprimant l'effet principal de chaque variable : á12, á13, á14, á23, á24, á34 expriment l'interaction entre les deux variables.

5.3.4 Les niveaux des ingrédients

Nous avons concédé pour chaque variable codé (Xi) les contraintes suivantes en se basant sur les essais préliminaires et la littérature bibliographique:

Tableau 10: Les niveaux des ingrédients

Composant	Fixe/variable	Quantité
Farine de lentille	Variable	[5-10%]
Farine de lupin	Variable	[10-20%]
Amidon de mais	Variable	[20-40%]
Farine de riz	Variable	[45-50%]
Eau	Fixe	100%
Poudre de lait	Fixe	10%
Acide ascorbique	Fixe	0,02%
á-amylase	Fixe	0,008%
Gomme d'xanthane	Fixe	1,50%

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

5.3.5 Matrice de plan de mélange

La formule de pain sans gluten proposée et étudiée est à base de farine de riz, amidon de maïs, farine de lupin et celle de lentille. Des pains exempts de gluten ont été préparés avec des différentes proportions de ces 4 ingrédients selon un plan de mélange avec des contraintes. Le plan de mélange a été réalisé par le logiciel des statistiques « Design Expert ».

Tableau 11: Matrice de plan de mélange de farines utilisées

N° expérience	Lentille	Lupin	Maïs	Riz	Réponse
1	10	20	20	50
2	5	16,4351	33,5649	45
3	7,2472	16,7254	26,0274	50
4	9,84208	15,2405	27,6781	47,2393
5	7,28522	10	35,4391	47,2757
6	10	20	20	50
7	7,28522	10	35,4391	47,2757
8	5,1642	14,0214	30,8144	50
9	10	12,0298	31,2505	46,7197
10	10	10,5	29,5	50
11	7,63378	13,277	34,0892	45
12	8,2293	20	26,7707	45
13	5	12,3565	37,6435	45
14	7,28522	10	35,4391	47,2757
15	5	19,4754	27,8544	47,6703
16	10	10	35	45
17	9,84208	15,2405	27,6781	47,2393
18	5	10	35	50
19	7,2472	16,7254	26,0274	50
20	7,65763	17,075	30,2674	45

5.3.6 Optimisation des niveaux des variables

Toutes les réponses significatives (volume, dureté de la mie et de croûte) ont été prises en compte pour l'optimisation des niveaux de variables. Ces réponses ont eu un rôle essentiel pour juger de la qualité et de l'acceptabilité du pain diététique déterminé par leurs valeurs R2 respectives. L'optimisation numérique a été effectuée pour le niveau de variables pour obtenir le meilleur produit. Parmi les solutions obtenues, la solution avec le maximum de désirabilité sera choisie comme composition optimale des ingrédients. Le pain sera préparé en utilisant le niveau recommandé de farines entières et les réponses seront mesurées.

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

6. Formulation d'un pain sans gluten

La formule de pain sans gluten proposée a été étudiée en comparaison avec la farine témoin provenant d'autres préparations sur le marché (Annexe 1).

6.1 Matières incluses L'eau d'hydratation

Le mélange d'autant d'eau que de farine conduit à l'obtention d'une pâte très humide et malléable cela est du à l'absence du gluten. Donc, il faut appliquer cette règle pour contrebalancer ce manque et bien hydrater la pâte lui permet de mieux se lever.

La levure boulangère et le sel

Il s'agit de la levure Saccharomyces cerevisiae de marque tunisienne « ®La Pâtissière ». Elle se présente sous forme déshydratée en sachet de 11g. Le sel utilisé est un sel fin de cuisine, iodé, produite par la société tunisienne « ®COTUSAL ».

Gomme de xanthane et le lait en poudre

Il est commercialisé sous forme de poudre agissant sur la texture du pain en l'aérant et étendant. C'est un agent efficace pour la levée de pain. Le lait est déshydraté, riche en protéines, ainsi il contribue à la conservation du pain en retardant son déshydratation et son dessèchement.

L'acide ascorbique et l'alpha-amylase

Ces deux additifs sont respectivement un additif antioxydant et un auxiliaire technologique, autorisés dans la transformation biologique.

6.2 Processus de panification

L'eau, la levure et les farines sont mélangés dans un mélangeur (annexe 2), avec une vitesse de 5 tours/s pendant 5 min, après un temps de repos de 1 min, est ajouté le sel. La pâte est remise au deuxième malaxage qui dure 1 min pour faire dissoudre le sel dedans. En sortie de malaxage, la pâte (100g) est déposée dans un moule sans couvercle (annexe 2). Les moules sont ensuite placés dans une étuve de fermentation (annexe 2) régulée à 32°C pendant 1h30 min à humidité 80%. Leur cuisson est après accomplie dans un four à convection (annexe 2) à 250°C pendant 25 min après l'obtention d'une croûte colorée.

Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

6.3 Diagramme de fabrication du pain sans gluten

La figure 6 présente le diagramme de fabrication du pain sans gluten.

Essai de panification

Matière sèche = 100g

100% eau + Ingrédients fixes

Malaxage
(25°C, 3min)

MP/ Mélangeur
®KeenWood

Formation de la pâte

Fermentation

Etuve (32°C, 1h30min,
H=80%)

· 1^ère malaxage : Ajout de l'eau tiède+levure (2min)

· 2^ème malaxage : Ajout de sel (1min)

· Pas de développement de la structure du gluten de la pâte

· Pas de piégeage du gaz produit lors de la fermentation

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		Moulage
		(Moule en inox à 100g)
·	Perte d'eau
		Cuisson au four
·	Formation de la croûte
·	Formation des arômes	(250°C, 25min)
·	Gélatinisation de l'amidon
		Refroidissement
·	coagulation des Protéines
·	Dilatation rapide de la pâte	(25°C, 20 min)

Analyses technologiques, nutritionnelles et
organoleptiques

Figure 6: Diagramme de méthodologie adoptée pour fabriquer le pain sans gluten

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

7. Analyses de la qualité du pain

La caractérisation des produits de panification s'articule autour de deux points suivants:

l Analyse organoleptique (la couleur, l'odeur et la texture des pains)

l Mesure des volumes des pains en cm³ et de la dureté (croûte et mie) en mm

7.1 Analyses de la qualité technologique

La couleur et la texture sont les deux paramètres estimés à l'oeil nu tandis que l'odeur est appréciée par simple odorat. La couleur et la texture des différents pains sont comparées entre elles et par rapport aux pains témoins.

7.1.1 Mesure des volumes des pains

7.1.1.1 Principe

Le volume des pains (cm³) est mesuré directement par un instrument particulier, rempli en petites particules sphériques de colza à volume spécifique connu, dédié spécifiquement à la mesure de volume des pains.

7.1.2 Mesure de la dureté

7.1.2.1 Principe et mode opératoire

La mesure de dureté s'effectue par un texturomètre lié à un ordinateur, en réalisant des tests de pénétration par une sonde, pour expérimenter la fermeté et consistance de la croûte et de la mie des pains. La sonde pénètre trois fois la croûte et la mie des pains et l'ordinateur enregistre les valeurs mesurées et les exporte dans un fichier Excel (annexe 3).

7.2 Analyses biochimiques de l'optimum

L'optimum a été évalué d'une manière sensorielle (la couleur, l'odeur et la texture), technologique (volume et dureté) et nutritionnelle (Protéines, matière grasse, teneur en eau et taux de cendres). Ces analyses ont été accomplies au niveau de laboratoire technologie de céréales de l'INRAT.

7.2.1 Teneur en eau

Appelé aussi, l'humidité, est déterminée selon la méthode de référence pratique (NT 51.01 ,1983). C'est une perte de masse d'un produit en % après son étuvage. Une prise d'essai de 5 g #177; 0,001 g est séchée dans une étuve (annexe 3) pendant 90 min à 130°C. On introduit

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

l'échantillon dans une capsule ouverte avec son couvercle dans l'étuve multicellulaire (annexe 3) et on le laisse séjourner pendant 2h. A la fin de séchage on retire la capsule tout en la couvrant et on la place dans un dessiccateur (annexe 3) pour y refroidir à température ambiante. Après refroidissement, on la pèse à l'aide d'une balance de précision (annexe 3). La teneur en eau (H) exprimée en % est définie comme suit :

(2) H (%) = [(????-????)*??????

???? ]

Où m0 et m1 sont respectivement la masse de la prise d'essai avant et après séchage 7.2.2 Cendres Totales

La détermination des cendres totales (NT 51.34, 1990) se fait selon la norme. Une prise d'essai de 3 #177; 0,001 g mise dans une nacelle est incinérée dans un four à moufle à une température de 550 °C jusqu'à la combustion totale de la matière organique et l'obtention d'un résidu minéral ayant un poids constant.

Le taux de cendres totales (C) est exprimé en % de matière sèche

(3) TC (%)=[(??????×????

???? ) × ( ??????

(??????-??) )]

Où m0, m1et H% sont respectivement la masse de la prise d'essai avant et après incinération (g) et la teneur en eau de l'échantillon (%).

7.2.3 Teneur en matières grasses

Le dosage de matière grasse dans les aliments solides déshydratés est déterminé par la méthode de référence Soxhlet (ISO 659, 1998).

On pèse 10 g #177; 0,001 g de l'échantillon broyé déjà dans une cartouche. On la place dans le Soxhlet (annexe 4) en la recouvrant du coton sec. On introduit dans le ballon en verre 80 ml de l'hexane. On règle la température de chauffe-ballon à 70°C et on laisse l'extraction pendant 4h. On arrête la manipulation et on laisse le ballon se refroidit, puis on chasse le reste de solvant à l'aide de ROTAVAPOR (annexe 4). On obtient un résidu sec en matière grasse.

La teneur en matière grasse totale (MG) est exprimée en % de la de matière sèche:

(4) MG (%) = [(??????×????

???? ) × ( ??????

(??????-??) )]

34

Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

m0 : masse de la prise d'essai (g), m1 : masse du résidu lipidique (g) et H : teneur en eau de l'échantillon (%).

7.2.4 Teneur en Protéines

La teneur en protéines totaux est déterminée selon la méthode de Kjeldahl selon (ISO 5378, 1978) par la conversion de l'azote dosé en protéines en utilisant le coefficient de conversion pour les légumes secs K= 6,25 pour les légumes secs (Jones, 1941 ; Aykroyd et Doudhty, 1982). La méthode comporte principalement 3 étapes :

· Minéralisation (annexe 4)

Elle sert à dégrader la matière organique azotée sous la forme de sel d'ammonium à l'aide d'un catalyseur (sulfate de cuivre et celui de potassium) et de l'acide sulfurique à haute température (380 °C).

M organique + H2SO4 (NH4)2SO4 + CO2 + SO2 + H2O

· Distillation (annexe 4)

Elle a le but de transformer l'ammonium en sa forme volatile, l'ammoniac sous l'action de la soude.

(NH4)2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O

· Titration (annexe 4)

L'ammoniac est piégé directement dans une solution d'acide borique en excès (H3BO3). L'ammoniac piégé sera neutralisé lors de son arrivée par une solution d'acide fort HCL à 0,1N en présence d'un indicateur coloré rouge de méthyle

NH3 + H + NH4+

La teneur en Protéines total (P) exprimée en grammes pour 100 g de matière sèche est égale

(5) P= [( ??×??,??

????*????) × ??????

(??????-??)] × 6,25

V : Volume de HCl 0,1N utilisé pour la titration (ml) ; m0 : masse de la prise d'essai (g) et H : teneur en eau de l'échantillon (%).

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

7.2.5 Teneur en glucides totaux

La teneur en glucides totaux (GT) exprimée en gramme pour 100 g de matière sèche (MS) est déterminée par soustraction de la somme des teneurs des précédents composants majeurs à partir de 100 g de matière sèche (FAO/OMS, 1980) :

(6) GT= 100-(H+P+TC+MG)

TC : Taux de cendres totales (% de MS); P : Teneur en protéine total (% de MS) ; MG : Teneur en matière grasse totale (% de MS) et H : Taux de l'humidité (% de MS).

8. Analyse sensorielle

Les propriétés sensorielles d'un aliment, constituent l'ensemble des caractéristiques perçues par le consommateur en contact avec cet aliment à l'aide de son système sensoriel. La vue sert à la perception de la couleur, de l'aspect, de la texture alors que l'odorat sert à la perception de l'odeur. Le goût permet de percevoir la saveur des aliments.

8.1 Préparation des échantillons

Cinq échantillons de pains sans gluten à différentes compositions ont été préparés (annexe1)

Echantillon 1 : ®Schär : code: 147 Echantillon 2 : ®Bâal: code : 321 Echantillon 3 : ®L'optimum code : 506 Echantillon 4 : ®Hayen: code : 765 Echantillon 5 : ®Felder : code : 950

8.2 Test analytique descriptif

Le test sensoriel a été effectué par un panel de 10 dégustateurs entrainés. Chaque échantillon codé à 3 chiffres a fait l'objet d'une évaluation en simple aveugle, de l'intensité de la couleur, de la texture, de goût et de l'odeur. Chaque dégustateur doit remplir une fiche de dégustation pour donner sa perception (Annexe 5), selon une échelle de cotation allant de 0 à 7 (7, étant extrêmement intense ou fort).

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Chapitre 3 : Matériels & Méthodes

8.3 Test hédonique

Ce test a été mis en place pour évaluer le degré d'appréciation d'un pain, en se basant sur d'échelle de cotation allant de « je déteste» à «j'adore» en passant par «neutre». Les dégustateurs choisissent, pour chaque échantillon codé, la catégorie qui correspond à leur degré d'appréciation

8.4 Expressions des résultats

Pour interpréter les résultats obtenus, on a besoin de calculer les paramètres suivants :

l Différence des moyennes : c'est la différence ð entre les 5 échantillons ;

l Somme des carrés de chaque différence : ?d².

l Somme des différences au carré : (?d)².

(7) Valeur de S : ?? = v?????-[(???)??/??] ??????

Dont n : nombre de dégustateur. ddl : degré de liberté.

(8)

ð

??/v??

Rapport :

9. Analyse statistique

Toutes les mesures sont réalisées en triple. La saisie et le traitement statistique des données ont été accomplis à l'aide des logiciels Excel (version 2007), SPSS, Design Expert version 11.0. Les résultats sont exprimés en tant que moyenne #177; écart type. La comparaison entre plusieurs moyennes est effectuée par l'analyse de la variance (ANOVA) à un facteur et le niveau de significativité est fixé à 0,05.

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

37

Chapitre 4 :

Résultats & Discussions

38

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

A. Résultats des essais préliminaires

Selon Feillet, 2000, les essais préliminaires de panification constituent l'un des outils d'évaluation de l'aptitude d'une formule mise à l'étude à la panification. La formulation est basée sur le mélange de farine de riz, farine de lupin et de lentille, additionné d'eau. Les essais préliminaires ont consisté en l'étude de l'effet des facteurs : eau et temps de pétrissage sur les réponses suivantes : volume, dureté, couleur. En effet, Namoune (1989) a caractérisé un pain par sa couleur, son volume important, son goût et son attitude à la mastication. Les pains issus ont montré des différents volumes, des couleurs distinctes et des diverses tendretés. L'eau et le temps de pétrissage sont les deux paramètres sur lesquels on s'est basé pour améliorer la qualité technologique de pain.

1. Caractérisation de processus

Nous avons dans un premier temps étudié l'effet du temps de pétrissage (3 min- 15 min). D'après nos essais préliminaires, plus le temps de pétrissage diminue, plus la pâte est moins collante et cohérente (Figure 7). Suite à l'ajout de l'eau, elle est plus fluide et malléable. En effet, la farine de lentille a une composition riche en acides aminés polaires des protéines, ayant une forte affinité avec les molécules d'eau (Joshi, Timilsena et Adhikari, 2017) et les protéines de la farine de lupin, ayant une excellente capacité de rétention d'eau d'environ 186 g/100g selon Sosulski et Garratt (1979) permettent d'additionner plus l'eau à la pâte pour améliorer sa maniabilité et maintenir la fraîcheur du pain.

Figure 7: Aspect de la pâte d'un pain sans gluten

Ce résultat nous permet de conclure que le meilleur temps de pétrissage pour une bonne texture de la pâte est 3 minutes.

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

2. Caractérisation de volume

Nous avons dans un second temps étudié l'effet de l'addition de quantités croissantes d'eau. sur le volume du pain qui est l'un des paramètres les plus fréquemment déterminés pour l'évaluation de la qualité du pain (Kasprzak et Rzedzicki, 2010).

Il est strictement lié à la quantité de gaz retenu par la pâte. Plus la pâte retient de gaz, plus est le volume des pains augmente (Balla et al, 1999). L'eau a joué un rôle majeur dans l'agencement de différentes composantes du pain. Les indications de tableau 12 présentent que la valeur de volume du pain de l'essai 5 est nettement plus élevée (V= 760 cm3) comparativement à tous les autres essais. Le pain de l'essai 4 présente un volume spécifique suffisamment élevé de 700 cm3, suivi de celui de l'essai 3 (650 cm3), l'essai 2 (620cm3) et puis du premier essai (570 cm3).

3. Caractérisation de la dureté

Ainsi pour la dureté de la mie et de la croute, le tableau 12 montre aussi que la dureté de mie et de la croute de l'essai 5 est clairement plus faible (IDM = 0,061 mm, IDC= 0,07 mm) comparativement à tous les autres essais. Le pain de l'essai 4 présente une dureté convenablement faible de (IDM = 0,065 mm, IDC= 0,072 mm), ensuite de celui de l'essai 3 (IDM=0,075 mm, IDC= 0,102 mm).

Tableau 12: Analyse de volume et de l'indice de dureté des essais préliminaires par te

test de Tukey

Essai	Volume (cm3)	Dureté croûte (mm)	Dureté Mie (mm)
1	570^a #177; 10	0,111^d #177; 0,001	0,08^a	#177; 0,002
2	630^b #177; 10	0,107^c #177; 0,001	0,076^a	#177; 0,001
3	650^b #177; 10	0,102^b #177; 0,001	0,075^a	#177; 0,002
4	700^c #177; 10	0,072^a #177; 0,001	0,065^a	#177; 0,001
5	760^d #177; 10	0,07^a #177; 0,001	0,061^a	#177; 0,001

L'analyse de tableau qui se base sur la comparaison multiple entre les pains, montre que le volume a démontré une différence significative où l'essai 5 présente le volume le plus élevée (760 cm³) ainsi que la dureté de la croûte (0,07mm). Tandis qu'à la dureté de la mie, tous les échantillons ne présentent aucune différence.

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

Les figures 8 et 9 montrent une relation positive pour le volume et négative pour la dureté respectivement (R²= 0,98 et 0,90) a été établie entre la quantité d'eau additionnée aux ingrédients et le volume ainsi la tendreté des pains. Ce résultat indique qu'une excellente hydratation de la pâte (90-110%) exerce un effet considérable sur le volume des pains et la texture de miettes (Hera et al., 2014). La valeur importante du volume trouvée dans le cas de pain à 100% eau et celui de 80% peut être expliquée par l'action adjointe l'action adjointe de l'eau et la grande quantité de protéines des farines supplémentées. En effet, Marco et Rosell, (2008) ; Miñarro et al. (2012) ont observé que la présence de protéines de légumineuses favorisait l'absorption d'eau et simulait les propriétés technologiques du pain : une augmentation du volume, une amélioration de la qualité sensorielle, accompagné d'une diminution de la rétrogradation.

Evolution de volume

y = 46x + 522 R^2 = 0,9888

1 2 3 4 5

Numéro de l'essai

Volume (cm3)

1000

400

200

600

800

0

Figure 8 : Mesure des volumes avec leur écart-types

Rozylo et al., (2015) ont démontré qu'avec des teneurs plus faibles, soit 80 et 100% d'addition d'eau, le pain sans gluten n'est pas bien levé et la croûte est dense et fragile. Selon Schober et al., (2005), qu'en raison de manque de gluten, la pâte est plus fluide que celle à base de blé et proche à la pâte de beignet en termes de viscosité. Diallo et al., (2015) a montré que Les protéines dans les aliments visqueux, comme le gluten, sont caractérisés essentiellement par leur capacité d'absorption d'eau tels que les pâtes, les crèmes et les produits de boulangerie. Cette propriété permet à la farine d'absorber l'eau sans dissoudre de la protéine, par conséquent, l'aliment s'épaissit et sa viscosité augmente. Ce système doit généralement être manipulé de manière similaire à la pâte de gâteau plutôt que la pâte à pain typique. Ainsi, la gomme de xanthane ajoutée assure la diminution de la dureté des miettes observée chez le pain sans gluten est ceci est confirmé par Rozylo et al., 2015.

41

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

D'après les résultats des essais de panification, on peut conclure que le pain à base de farine de riz, farine de lupin et de lentille, additionnée de 100% d'eau par 100g farine a montré une nette amélioration de son volume, de sa tendreté et sa structure alvéolaire en comparaison avec les autres pains. Ceci pourrait ouvrir une voie pour satisfaire les consommateurs de pain sans gluten.

Indice de dureté (mm)

0,14

0,12

0,1

0,08

0,06

0,04

0,02

0

y = -0,012x + 0,1288 R² = 0,8798

y = -0,0049x + 0,0861 R² = 0,9335

Dureté Croute Dureté Mie

Linéaire (Dureté Croute)

Linéaire (Dureté Mie)

1 2 3 4 5

Numéro de l'essai

Figure 9 : Evolution de l'indice de dureté

4. La couleur

La couleur est l'un des premiers aspects qui attirent l'attention du consommateur. L'effet de la quantité d'eau incorporée et le temps de pétrissage sur la couleur du pain a été évalué. Dans cette étude, la mesure de la couleur du pain a été appréciée à l'oeil nu sur la croûte (à l'extérieur) et sur la mie par des coupes longitudinales du pain. Les photographies sont présentées dans figure 8. Les pains sans gluten obtenus ont présenté le même aspect extérieur avec une croûte bien cuite et de belle coloration brunâtre brillante. Quant à l'aspect interne des pains, la mie des échantillons de pains étudiés, présente une couleur jaunâtre, une texture serrée, mais une faible différence au niveau de nombre des petites alvéoles rondes est observée chez les 4 essais. Par conséquent les deux facteurs étudiés n'ont pas d'impact sur la couleur de la croûte et de la mie.

42

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

Figure 10: Aspect couleur des essais préliminaires de panification

B. Formulation du pain sans gluten

La formulation est basée sur le mélange de farine de riz, Amidon de maïs, farine de lupin et de lentille, additionné de 100% d'eau et pétris durant 3 min comme établi dans les essais préliminaires. Le tableau 14 présente la variation de volume, de la dureté de la croûte et de la mie des différents mélanges selon la matrice d'expérience.

Tableau 13: Matrice d'expériences et résultats expérimentaux

N° expérience	Lentille (%)	Lupin (%)	Maïs (%)	Riz (%)	Volume (cm^3)	Indice de la dureté (mm)		Hauteur (mm)
						Croûte	Mie
1	10	20	20	50	710	0,055	0,054	54,51
2	5	16,44	33,56	45	755	0,054	0,051	57,12
3	7,25	16,73	26,03	50	700	0,055	0,053	61,22
4	9,84	15,24	27,68	47,24	735	0,059	0,055	65,26
5	7,29	10	35,44	47,28	770	0,056	0,053	72,97
6	10	20	20	50	710	0,066	0,063	67
7	7,29	10	35,44	47,28	770	0,056	0,054	72,14
8	5,16	14,02	30,81	50	740	0,075	0,075	64,83
9	10	12,03	31,25	46,72	710	0,07	0,07	63,81
10	10	10,5	29,5	50	715	0,075	0,075	63,88
11	7,63	13,28	34,09	45	695	0,067	0,058	65,54
12	8,23	20	26,77	45	720	0,086	0,056	68,01
13	5	12,36	37,64	45	715	0,068	0,054	68,24

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

14	7,29	10	35,44	47,28	760	0,055	0,053	77,19
15	5	19,48	27,85	47,67	725	0,067	0,055	68,6
16	10	10	35	45	735	0,069	0,054	69,1
17	9,84	15,24	27,68	47,24	700	0,059	0,055	68,55
18	5	10	35	50	735	0,066	0,052	67,68
19	7,25	16,73	26,03	50	700	0,066	0,052	66,12
20	7,66	17,08	30,27	45	660	0,074	0,052	68,9

1. Effet des quatre ingrédients sur le volume de pain

D'après les résultats obtenus, le volume des pains varie de 660 cm³ à 770 cm³. Ces valeurs sont supérieures à celle trouvé par (Pasqualone et al., 2011) pour un pain de blé tendre d'environ 350 cm³.

1.1 Analyse statistique des coefficients et de la variance

L'analyse statistique des coefficients permet la vérification d'avoir des coefficients non influents, autrement, qui n'ont aucun effet sur chacune des réponses. S'il y a un ou plusieurs coefficients non opérants sur toutes les réponses, ils ne sont plus considérés dans le modèle mathématique afin de le simplifier et améliorer sa qualité.

Les valeurs estimées des coefficients du modèle ainsi que la significativité sont données dans le tableau 14.

Tableau 14: Estimations et coefficients statistiques de volume

Component	Coefficient Estimate	Standard Error	F value	P value
Model	-	-	5,73	**
b1	-599,61	870,87	-	-
b2	1187,54	348,19	-	*
b3	718,23	33,54	-	*
b4	260,66	624,12	-	-
b12	1308,68	1386,81	0,89	-
b13	1863,71	1152,90	2,61	-
b14	1383,69	5120,83	0,073	-
b23	-535,36	582,72	0,84	-
b24	-5321,15	2767,67	3,70	-
b34	693,11	835,69	0,68	-

43

Avec b1 : farine de lentille, b2 : Farine de lupin, b3 : Amidon de maïs et b4 : Farine de riz

44

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

** : Hautement significatif (p <0,01) et * : significatif (p <0,05).

Son étude montre que X2 (Farine de lupin) et X3 (Amidon de maïs) ont un effet linéaire significatif positif. Le modèle est réduit comme suit :

(6) Volume (cm³) = 1187,54 * X2 + 718,2* X3

De plus, l'analyse statistique de la variance du modèle est donnée dans le tableau (annexe 7). D'après le test ANOVA, l'effet de l'interaction des quatre ingrédients mis en jeu sur le volume spécifique est significatif (valeur de p < 0.05) et la validité est non significative alors on peut dire que le modèle est valide.

L'effet positif de l'addition de la farine de lupin et l'amidon de maïs obtenu lors de notre étude, se coïncide avec les résultats trouvés de la part de Lopez et al., 2004; Mariotti et al., 2013 et Ziobro et al., 2013.

Plusieurs études sont faites sur l'incorporation de lupin dans le pain sans gluten. Parmi ces études, deux qui ont prouvé que l'addition de farine de lupin au delà de 10% de mélange, diminue le volume du pain (Dervas et al., 1999, Doxastakis et al., 2002). Or ce n'est pas le cas dans notre étude. Cela peut être dû à l'ajout de l'eau qui assure une bonne absorption de ce dernier et une panification optimale (volume et poids du pain) (Ballester et al., (1984), ce qui explique la validité de notre processus de panification et nos résultats.

L'amidon de maïs a aussi un effet positif sur le volume de pain. Mancebo et al., (2015) ont étudié l'effet de l'ajout de pourcentage de l'amidon de maïs sur le développement de la pâte lors de la fermentation et le volume du pain dans les formulations sans gluten: De plus, Hela et al., 2013 ont tenu compte à la quantité d'eau ajoutée, la gomme de xanthane et surtout l'alpha-amylase. Cette enzyme est nécessaire pour une panification correcte puisqu'elle dégrade l'amidon en sucres simples qui stimulent le processus de fermentation. Ces additifs rejoignent les farines et l'amidon pour former une couche responsable de rétention de gaz lors de la phase de fermentation

Comme le maïs est une céréale et le lupin est une légumineuse, ne contenant pas du gluten, responsable de propriétés technologiques de pain, on peut confirmer que l'amidon de maïs et la farine de lupin ont permis d'obtenir un pain répondant aux critères prédéfinis.

45

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

1.2 Analyse de régression

La description du modèle sollicité se fait par une représentation graphique des résultats obtenus afin de pouvoir comparer les réponses mesurées (predicted) et les réponses estimées par le modèle (actual). C'est pourquoi, il est nécessaire de tracer le graphique d'adéquation au modèle linéaire. La figure 9 montre une forte corrélation entre la réponse et les variables indépendantes, ceci est prouvé par la valeur du coefficient de détermination R² qui est de l'ordre de 0.927.

Ce coefficient permet de juger la qualité d'une régression linéaire simple. Il mesure l'adéquation entre le modèle et les données observées. Plus le R² tend vers 1, plus l'équation de la droite de régression est capable de déterminer plus la distribution des points, plus le modèle mathématique utilisé la détermine.

Figure 11: Relation entre le volume spécifique observé et prévu d'après l'équation du

modèle

1.3 Tracé des surfaces de réponse et des courbes d'iso-réponses

Le domaine expérimental étant défini à partir de la variation de quatre ingrédients (X1 (lentille), X2 (lupin), X3 (amidon) et X4 (riz)). Il est difficile de restituer de façon simple la variation de réponse d'où nous avons fait appel à l'une des principales caractéristiques du plan mélange : la possibilité de matérialiser les résultats sous forme graphique. Ces graphiques explicatives, qui sont des coupes et des projections, consistent à fixer un niveau donné à certaines composantes. En fait, l'étude de l'influence des conditions opératoires sur les

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

réponses se fait en fixant un ingrédient et en variant les autres. Ils permettent d'illustrer les effets linéaires, quadratiques et interactifs sur chaque ingrédient de sortie.

X4 (farine de riz) égale à 47,5%, la variation du volume du pain en fonction de trois ingrédients X1 (lentille), X2 (lupin) et X3 (amidon) est présentée par la figure 10. L'augmentation de la teneur de lupin et de l'amidon de maïs respectivement et la diminution de la teneur de farine de lentille conduit à l'augmentation du volume du pain.

A : Farine de lentille, B : Farine de lupin, C : Amidon de mais et D : Farine de riz

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Figure 12: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X2 et X3.

La variation du volume en fonction de trois ingrédients, X1 (lentille), X2 (Lupin) et X4 (Riz), avec la fixation de X3 (Amidon de maïs) à 30% est représentée dans la figure 11.

47

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

Figure 13: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X2 et X4.

La figure 12 montre l'évolution du volume du pain en fonction des trois ingrédients, X1,
X3 et X4, après la fixation de X2 (lupin) à 15%. La variation de l'amidon de maïs de
son niveau bas à son niveau haut entraine l'augmentation de volume du pain.

Pour X2 égale à 15%, la fluctuation du volume de pain en fonction de trois ingrédients, X1, X3 et X4, est présentée par la figure 12.

Figure 14: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X3 et X4.

On peut avoir des teneurs maximales de volume lorsque X1, X3 et X4 appartiennent aux intervalles [5,05, 6], [30,33] et [45, 46,5] respectivement.

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

Pour une teneur en farine de lentille fixe à 7,5 %, l'interaction de trois ingrédients (teneur en farine de lupin, farine de riz et l'amidon de maïs) sur le volume est représentée par la figure 13.

Figure 15: Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X2, X3 et X4 2. Effet des quatre ingrédients sur la dureté du pain

L'examen du tableau 14 montre que l'indice de dureté de la croûte et de la mie varie respectivement de 0,054 à 0,086 et de 0,051 à 0,075. Ceci est dû éventuellement à la présence de farine de lentille et de l'amidon de maïs qui sont responsable de l'augmentation de leur dureté contrairement à la farine de lupin.

2.1 Analyse statistique des coefficients et de la variance

Les tableaux (annexe 6) montrent les valeurs appréciées des coefficients du modèle ainsi que la significativité.

Pour la dureté de la croûte, le tableau (annexe 6) a montré que la farine de lentille (X1) et l'amidon de maïs (X3) ont un effet statistiquement linéaire significatif positif, alors que leur interaction est significativement négative. De plus, l'interaction entre X1, X2 et X4 qui sont respectivement la farine de lentille, celle de lupin et celle de riz, est statistiquement significative (* : p <0,05). Le modèle se réduit comme suit :

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(7) IDC = 0,77* X1 + 0,063* X3 - 0,92 * (X1*X3) - 10,87 * (X1*X2* X4)

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

Concernant la dureté de la mie, le tableau (annexe 7) a indiqué que la farine de lupin (X2) a un effet linéaire négativement significatif alors que la farine de lentille (X1) et l'amidon de maïs (X3) ont un effet statistiquement linéaire significatif positif et leur interaction est significativement négative. De plus, l'interaction trois à trois entre les différents ingrédients est statistiquement significative à effet négatif (* : p <0,05). Le modèle se réduit comme suit :

(8) IDM = 0, 68 * X1 - 0, 42* X2 + 0, 03* X3 + 1, 61 * (X1* X2) - 0, 73 * (X1*X3) +0, 76* (X2*X3) + 3, 10 * (X2*X4)- 2,70 * (X1*X2*X3)- 12,22 * (X1*X2*X4)- 4,22 * (X2*X3*X4)

La fermeté de pain est expliquée par l'addition de la farine de lentille qui engendre l'épaississement des surfaces des miettes qui entourent les cellules d'air dedans et leur renforcement par les protéines de lentille. De même, lorsque la teneur en amidon de maïs augmente, la tendreté du pain diminue. Ces résultats peuvent être liés aux modifications internes du pain et de sa structure cellulaire. Les pains à base d'amidon présentent une structure plus compacte, avec un plus grand nombre de cellules et une surface cellulaire moyenne plus petite ( Xu, Mohamed et al., (2012)

En revanche, la farine de lupin a montré un effet significatif négatif, c'est-à-dire elle a diminué la dureté de pain. Ces résultats correspondent avec ceux trouvés par Ziobro et al., (2013) qui ont étudié la supplémentation en pain sans gluten avec des protéines des légumineuses. Ils ont prouvé que particulièrement, les protéines de lupin, en synergie avec la gomme d'xanthane, réduisent d'une manière significative la dureté de pain et l'atténuait lors de son stockage en diminuant efficacement la recristallisation de l'amylopectine de l'amidon et donc le rassissement de pain.

Ces résultats ont mis en évidence la nécessité d'incorporer l'amidon de maïs en pourcentage minimal dans le mélange sans gluten, en plus de la farine de lentille qui apporte une valeur nutritionnelle au pain sans gluten.

2.2 Analyse de régression et tracé des surfaces de réponse et des courbes d'iso-réponses

Les figures (annexe 8) montrent qu'il y a une forte corrélation entre les réponses (dureté de croûte et celle de mie) et les ingrédients. Ceci est prouvé par la valeur du deux coefficients de détermination R² qui sont de l'ordre de 0.915 et 0,935 respectivement.

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

Pareillement à l'étude de volume, les surfaces de réponses et les courbes d'iso-réponses sont annexés dans les figures (annexe 8) qui prouve que l'augmentation de la teneur de farine de lupin et la diminution de la teneur de farine de lentille et l'amidon de maïs conduisent à l'augmentation de la tendreté du pain.

3. Effet des quatre ingrédients sur la hauteur du pain

Le tableau 14 montre que la hauteur des pains obtenus varie de 54,51 à 77,19 mm. L'analyse statistique de cette réponse, figurant dans le tableau a exhibée qu'aucun des ingrédients est influent sur la hauteur des pains. D'où, le modèle est non significatif.

C. Optimisation

Le volume est l'un des paramètres les plus couramment utilisés pour évaluer la qualité du pain (Róyo et Laskowski, 2011). Cependant nos données montrent qu'il ne peut pas être considéré individuellement comme un indicateur de qualité pour un pain sans gluten, les consommateurs valorisant également d'autres paramètres, tels que la dureté de la mie et de la croûte. Les critères recherchés sont un volume maximal et une dureté minimale de la mie et de la croûte. Lorsque seules les valeurs instrumentales ont été prises en compte, l'analyse des résultats de la méthode de réponse multiple a conduit à la formule optimale de pain sans gluten suivante :

[5-7 g] de farine de lentille, [18-20 g] farine de lupin, [25-35g] amidon de maïs et [45-47 g] farine de riz par rapport à 100 g de mélange des farines.

1. Le coefficient de désirabilité

La fonction de désirabilité correspond au rapport entre les réponses prévues d'une ou de plusieurs ingrédients dépendants et la désirabilité des réponses (Lejeune, 1988). Par le biais du logiciel Design Expert ont été calculés les paramètres optimaux des ingrédients et les valeurs de désirabilité pour présenter dans quelle mesure ces grandeurs atteignent les cibles de réponse.

Dans notre étude, la désirabilité de notre formule optimale est de l'ordre de 0,928, elle est proche de 1, cela veut dire que les paramètres semblent aboutir à des résultats favorables pour toutes les réponses.

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

2. Le profil de l'optimum

L'optimisation graphique permet de vérifier la vigueur de l'optimum vis-à-vis des variations aléatoires des ingrédients contrôlés. Pour cela, il est nécessaire d'étudier l'allure des surfaces de réponse au voisinage de l'optimum prétendu. La figure 14 montre les zones de domaine expérimental en fonction de 3 ingrédients (Riz= 45,70%) où il a été possible de visualiser le meilleur compromis.

Figure 8: Le profil de l'optimum

3. La qualité technologique de l'optimum

Le pain optimal est préparé en utilisant les niveaux des farines recommandés. Les réponses mesurées par le logiciel, sont présentées dans le Tableau 15.

Tableau 15: Les valeurs moyennes des réponses et la fonction de désirabilité

	Volume (cm3)	IDC (mm)	IDM (mm)	Hauteur (mm)	Désirabilité
L'optimum calculé	791,86	0,037	0,027	64,16	0,928
L'optimum expérimental	780	0,049	0,043	69,6	-

L'analyse de tableau montre que les valeurs de réponses calculées se coïncident presque en termes de volume et la hauteur de pains. Ces résultats montrent l'exactitude de la formule optimale utilisée.

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

4. Etude comparative des différents pains sans gluten étudiés par une approche empirique

Cette partie se propose d'étudier les caractéristiques qualitatives de 4 préparations de farine commercialisées, disponibles sur le Marché Tunisien.

1. Etude comparative de la qualité des pains sans gluten

Cette partie a consisté à fabriquer l'optimum par le procédé mis au point précédemment d'une part et d'autre part, des pains à base d'autres mélanges des farines commercialisées : ®Schär, ®Bâal, ®Hayen et ®Felder, en suivant les instructions des fabricants.

1.1 Paramètres physico-chimiques

Le tableau 16 montre les différentes mesures des paramètres physico-chimiques effectuées sur les échantillons de pain.

Tableau 16: Les analyses physico-chimiques des différents échantillons de pains

	H%	TC%	%P	%MG	% GT
Optimum	43,50^b #177;0,02	1,56^b #177; 0,01	22,47^d #177; 0,3	4,52^d #177; 0,03	71,45^a	#177; 0,01
®Schär	41,07^b #177; 0,1	1,25^b #177; 0,3	7,13^b #177; 0,1	1,15^b #177; 0,05	90,47^d	#177; 0,02
®Hayen	40,77^b #177; 2,5	5,75^c #177; 0,06	6,57^b #177; 0,03	1,15^b #177; 0,08	86,53^c	#177; 0,01
®Bâal	40,46^b #177; 0,5	1,52^b #177; 0,1	10,23^c #177; 0,5	3,46^c #177; 0,1	84,79^b	#177; 0,05
®Feldar	33,37^a #177; 0,6	0,34^a #177; 0,01	3,20 ^a#177; 0,3	0,63^a #177; 0,2	95,83^e	#177; 0,04

· Teneur en protéines

L'examen de tableau 16 a montré que tous les échantillons de pain présentent une différence significative où l'optimum présente la teneur la plus élevée (22.47%).

Cette diversité est expliquée par les différentes sources de protéines qui se trouvent dans les mélanges de farines commerciales et leur efficacité. La teneur élevée en protéines de l'optimum peut être prouvée par l'addition deux farines : lupin et lentille qui sont riches en

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

protéines à bonne qualité et ces différentes sources permettent de renforcer mutuellement le réseau protéique (FAO, 1990 ; Diamond et Hermenson, 2014 ; Villarino et al., 2015). ®Felder présente la teneur la plus faible en protéines car il est fabriqué essentiellement à partir de farine de riz.

· Teneur en Matière grasse

Une différence significative est démontrée chez tous les pains. L'optimum et ®Bâal présentent les teneurs les plus élevées en matières grasses respectivement 4,52% et 3,46%. Ces résultats sont expliqués par l'effet des farines de légumineuses incorporées dans ces pains, présentant un taux élevé (Schneider et Huyghe, 2015 ; FAO, 1990).

· Teneur en eau

Une différence significative est aperçue entre ®Felder et les autres échantillons qui présente la valeur la plus faible 33,7%. Cette différence est liée aux différents processus de fabrication de ces pains, où la quantité d'eau ajoutée lors de la fabrication du pain est faible (50%). En effet, l'ajout de l'eau est généralement lié à la capacité de son rétention par farines. Les farines des légumineuses sont riches en fibres qui ont un pouvoir de rétention d'eau, fortement corrélée à la quantité d'eau utilisée (Saulnier, Micard et Valle, 2014).

· Taux de cendres

Tous les pains présentent une différence significative. En effet, le taux de cendres est un indicateur de pureté de la farine utilisée dans la panification. Il définit les types des farines commerciaux. S'il est élevé, il y a beaucoup de son dans la farine, on parle de farine complète.

L'optimum possède un taux de cendre supérieur à 1,40 % et cette valeur se coïncide avec celle de farine de type 150 qui est une farine intégrale, destiné à la fabrication des pains spéciaux (Feillet, 2000). Ces données correspondent avec ceux obtenus par notre étude puisque les farines de lupin et de lentille utilisées sont des farines complètes.

· Teneur en glucides totaux

Tous les pains montrent une différence significative en termes de teneur en glucides où l'optimum présente la teneur la plus faible 73%. Cela est dû principalement à la faible quantité d'amidon de maïs (30%) dans le pain optimal. En outre, ®Felder a présenté la teneur la plus élevée en glucides totaux d'environ 96%. Cette valeur est probablement liée à la composition de mélange de farines utilisées riche en amidon et hydrates de carbones (Laignelet, 1997).

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

1.2 Paramètres technologiques

Le tableau 17 montre les différentes mesures de réponses étudiées pour l'optimum et les 4 pains commerciaux.

Tableau 17: Les paramètres technologiques des pains

Echantillon	Volume (cm3)	Dureté croute	Dureté de mie	Hauteur (mm)
Optimum	780^e #177; 10	0,049^a #177; 0,02	0,043^a #177; 0,05	69,67^c #177; 0,02
®Schär	650^c #177; 5	0,138^d #177; 0,03	0,049^a #177; 0,05	58,29^b #177; 0,2
®Hayen	545^a #177; 10	0,186^e #177; 0,01	0,063^b #177; 0,03	43,04^a #177; 0,2
®Bäal	620^b #177; 10	0,071^b #177; 0,01	0,065^b #177; 0,01	45^a #177; 0,3
®Felder	675^d #177; 10	0,113^c #177; 0,06	0,051^a #177; 0,03	61,53^b #177; 0,2

L'examen de tableau montre que tous les pains montrent une différence significative où l'optimum présente la valeur du volume la plus élevé (780 cm³) ainsi que son hauteur (69,67). De plus, la dureté de la croûte et de la mie sont les plus faibles respectivement (0,049) et (0,043).Ces résultats peuvent être expliqués par la différence dans le processus de fabrication, où le pain l'optimal a été fabriqué par une formulation de 100% d'eau, alors que les autres pains ont été réalisés selon le protocole inscrit dans l'emballage de vente (teneur en eau <100%).

Ces observations sont en accord avec celles obtenues par Gallagher et al., (2003) qui ont démontré que l'ajout de l'eau à la formulation sans gluten additionnée de poudre de lait résulte des pains à un volume élevé et une et une croûte beaucoup plus douce que les pains normaux.

Dans la même tendance, Rogers et al., (1988) ont mentionné que l'absorption d'eau à un niveau plus élevée se traduit par une miette plus douce et un pain moins ferme.

En conclusion, l'optimum est doté de meilleures caractéristiques chimiques en termes de protéines, matières grasses et teneur en eau et d'une meilleure qualité technologique que les pains commerciaux. D'où nous recommandons aux fabricants de revoir leur mode de préparation des pains.

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Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

2. Analyse sensorielle

L'analyse sensorielle est réalisée sur un panel de 15 personnes au sein du laboratoire d'analyses sensorielles de l'I.N.AT. Cinq types de formulations ont été présentés aux panelistes.

2.1 Analyse descriptive qualitative

La description des caractéristiques sensorielles des pains (Optimum - les 4 pains commerciaux) est représentée dans le tableau (Annexe 10).

L'appréciation globale est significativement corrélée à effet négatif à l'intensité du couleur de la croûte : Moins la couleur de la croûte est sombre, plus le produit est apprécié, et à effet positif sur la texture de la mie et de la croûte ainsi la saveur. Plus le pain est tendre et savoureux, plus il est apprécié par le consommateur.

En outre, une corrélation hautement significative a été établie entre l'appréciation globale et les appréciations du gout, couleur, texture et odeur.

Le consommateur recherche donc à avoir un pain avec une croûte tendre, claire et brillante, une mie ainsi moins dure, et un goût savoureux.

De plus, nous avons cherché à comprendre l'effet des descripteurs sur l'appréciation.

L'appréciation de goût est fortement corrélée à la saveur, indiquant l'importance de la qualité gustative. L'incorporation de la farine de lupin caractérisée par un léger gout de noisettes a probablement amélioré cette qualité, comparativement aux mélanges commerciaux. En outre l'appréciation du gout est corrélée à la texture de la mie et de la croûte. En effet, la texture de l'aliment peut influencer la perception de son arôme et de sa saveur, principalement par l'existence d'interactions physicochimiques entre les molécules au sein de l'aliment ou par des modifications de la libération des molécules odorantes et sapides lors de la mastication (Guichard, 2015). L'appréciation de couleur est hautement reliée à l'intensité de l'odeur, la saveur et la persistance de goût. En effet, la réaction de Maillard responsable de brunissement de la croûte, recherché chez les produits céréaliers cuits, est à l'origine des composés aromatiques. (Delacharlerie, 2008).

56

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

De plus l'appréciation de la couleur est corrélée à la texture de la mie, et de la croûte. Ceci est confirmé par Feillet (2000) où il y a mis en évidence que les pigments de caroténoïdes sont responsables de coloration de pain.

L'appréciation de texture est corrélée à l'odeur et la couleur de la mie et nettement jointe à la texture de mie et de la croûte, saveur et persistance de goût. Ainsi, une forte corrélation est aperçue entre l'appréciation de l'odeur et la saveur ainsi la texture de la croûte. Dans ce contexte, Guichard (2012) a expliqué l'interaction texture-gout et texture-saveur par l'effet des différents constituants de l'aliment sur sa structure qui peuvent donc en modifier la texture perçue. En même temps, ces mêmes constituants peuvent réagir avec les composés aromatiques et ceux sapides et, de ce fait, changer leur rétention. Plus la couleur de pain (mie et croûte) est brune, plus l'odeur des composés volatils est prononcée, par la suite la perception de goût et la saveur de pain et ceci permet de spécifier sa qualité texturale.

2.2 Analyse hédonique : Test de préférence

Un test de classement par rang hédonique a été réalisé sur les échantillons de pains commerciaux et l'optimum. (1 pour «le plus détesté» et 5 « le plus préféré»).

Tableau 18: Résultats du test de préférence et somme des rangs de chaque pain

Optimum	®Schär	®Hayen	®Bâal	®Felder
5	3	1	4	2
5	3	2	4	1
4	5	1	3	2
5	4	2	1	1
4	5	2	1	3
4	3	2	5	1
4	5	3	1	2
2	5	3	1	4
5	4	1	2	3
4	5	3	2	1
4	5	2	3	1
4	5	3	1	2
5	4	2	1	3
4	4	3	1	2
5	3	2	5	1
64	63	32	35	29

L'analyse sensorielle nous a permis de conclure que le pain préféré est la recette optimale en termes de critères organoleptiques, il a obtenu la somme des rangs la plus élevée (64). A

57

Chapitre 4 : Résultats & Discussions.

l'opposé, le pain commercial « ®Felder » a reçu le rang le plus faible (29) et donc le moins apprécié. Cette différence peut s'expliquer par le fait qu'outre la nature des céréales utilisées, le procédé de fabrication diffère entre les fabricants et celui que nous avons mis au point dans les essais préliminaires.

58

Conclusion & Perspectives.

CONCLUSION & PERSPECTIVES

L'objectif principal de ce travail était d'étudier l'aptitude technologique d'une nouvelle formule sans gluten à base de farine de riz blanc et tester l'incorporation de farine de lupin et de lentille sur les propriétés biochimiques, technologiques du produit final.

En effet, les essais préliminaires de panification ont permis d'établir, d'une part, un nouveau temps de malaxage et ajuster la quantité d'eau à ajouter. Pétrir la pâte pendant 3 min, additionnée de 100% eau a montré une amélioration de la qualité technologique de pain.

D'autre part, la formulation par le plan de mélange a été approchée dans cette étude par la Méthodologie des Surfaces de Réponses (MSR) qui a permis avec succès l'optimisation de la formule RALL en donnant un optimum composé de [5-7 g] de farine de lentille, [18-20g] farine de lupin, [25-35 g] amidon de maïs et [45-47]g farine de riz par rapport à 100 g de mélange des farines avec une désirabilité de 0,928. Cette approche s'est faite sur la base de paramètres technologiques et des niveaux des farines lupin, lentille, riz et amidon de maïs.

Par ailleurs, une étude comparative a démontré que le pain optimum est doté de volume le plus élevée [780 cm³], de l'indice de dureté de mie et de la croûte le plus faible respectivement [0,049-0,043] et une hauteur la plus élevée [69,7 mm]. Ainsi, sa valeur nutritionnelle s'apercevait de sa teneur la plus hausse en protéines (23%), matières grasses 4,5% et une teneur en eau (43,5%) comparativement aux préparations commerciales. En outre l'analyse sensorielle a montré que le pain optimum est caractérisé par une intensité de couleur, goût et une meilleure texture en termes de tendreté comparativement aux préparations commerciales. De plus, la note d'appréciation globale du pain optimum (4/5) est supérieure à celle des pains commerciaux.

Cette appréciation s'explique par une corrélation entre une couleur brune brillante de la croûte et jaunâtre de la mie, une odeur agréable, un goût savoureux suite à l'alliance entre le lupin et la lentille et une texture tendre de pain qui sont recherchées par le consommateur.

Enfin, nous avons amélioré les instructions des fabricants pour les pains commerciaux. Suite à l'ajout de 100% eau à leurs propres recettes, nous avons obtenu de meilleurs volumes et textures de la mie, présentant bien des alvéoles, une tendreté acceptable de la mie et de la croûte.

59

Conclusion & Perspectives.

En conclusion, cette étude a permis de développer un pain sans gluten doté de propriétés physicochimiques et nutritionnelles recherchées par le consommateur, et caractérisé par une excellente appréciation sensorielle.

En termes des perspectives, ce travail devrait être complété par:

V' L`accomplissement des analyses préalables des caractéristiques farinographiques

V' La réalisation d'essais de panification sur d'autres formules riz-légumes secs et les comparer à celles de la RALL et du témoin de blé tendre en gardant les mêmes proportions de fortification céréales/ légumineuses.

V' Le contact d'industriels en vue de l'industrialisation de pain sans gluten fabriqué et participer ainsi réellement à la diversification de l'alimentation des malades coeliaques tunisiens.

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Annexes

Annexes

Annexes

Annexe.1

Farine ®Felder Farine ®Hayen

Farine de Bâal Mix B Schâr

Annexes

Annexe.2

Un mélangeur ®KenWood Une moule en acier

Une chambre de fermentation contrôlée Un four à convection

Annexes

Annexe.3

Un Pénétromètre ou texturomètre une étuve multicellaire

Un dessiccateur Une étuve

Une balance de précision

Annexes

Annexe.4

Extracteur Soxhlet Rotavapor

Titreur

Distillateur Minéralisateur

Annexes

Annexe.5

Bonjour cher(e) Dégustateur (trice), Enoncé

Nous testons actuellement des différents types de pain sans gluten pour satisfaire vos attentes. Nous vous proposons de déguster 5 échantillons de pain et nous donner votre avis sur la qualité gustative

Sexe : Masculin Féminin Fumeur : oui / non

Age : 15-20 20-30 30-60 < 60

Profession :

Instructions

+ Observez, sentez et goutez les 5 échantillons de pains : 143, 321, 507, 767 et 950. Veuillez prévoir une montre pour chronométrer.

+ Chaque attribut est mesuré selon une échelle d'intensité de 0=Absent à 7=extrêmement fort. Indiquez dans la case correspondante à votre évaluation, le numéro de l'échantillon évalué.

+ Veuillez boire entre chaque échantillon et attendre 5 min entre deux échantillons.

Ø Intensité de l'Odeur globale : On sent

Pas d'odeur très forte

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Ø Intensité de la Couleur (La croûte) : On regarde

très claire très foncée

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Ø Intensité de la Couleur (La mie) : On regarde

très claire très foncée

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Ø Texture : On touche

Extrêmement friable extrêmement moelleuse

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Ø Saveur: On goute

Désagréable savoureux

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Ø Intensité de la texture

+ Croûte

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Merci pour votre aide (c)

Annexes

+ Mie

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Ø Persistance du gout (en minutes avec votre montre)

Intensité	0	1	2	3	4	5		6	Code

Ø Arrière-gout

Existe-il un arrière-gout ? Oui Non

Si oui, identifiez-le en cochant la bonne case et mettez le code correspondant devant la case : Acide Amer Doux Savoureux Autres

Ø Appréciation : Noter de 1 à 10 votre appréciation de produit

Ø Appréciation globale

Je déteste extrêmement j'adore

Note	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	Code

Ø Appréciation globale de gout

Je déteste extrêmement j'adore

Note	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	Code

Ø Appréciation globale de couleur

Je déteste extrêmement j'adore

Note	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	Code

Ø Appréciation globale de texture

Je déteste extrêmement j'adore

Note	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	Code

Ø Appréciation globale de l'odeur

Je déteste extrêmement j'adore

Note	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Code

Lequel de ces échantillons préférez-vous ? Classez-les par ordre de préférence (deux pains ne peuvent pas avoir le même classement)

Note	1 le plus préféré	2	3	4	5 le plus détesté
Code

Annexes

Annexe.6

Analyse de la variance de volume

Source de variation	Somme Des carrés	Degré de liberté	Carré moyen	Rapport	Signification
Régression	13370,48	13	1028,50	5,37	0,0246*
Résidus	1149,52	6	191,59
Validité	470,35	1	470,35	3,46	0,1218
Erreur	679,17	5	135,83
Total	14520,00	19

Estimations et coefficients statistiques de dureté de la croûte

Component	Coefficient Estimate	Standard Error	F value	P value
Model	-	-	4,97	**
b1	0,7781	0,28	-	*
b2	-0,1825	0,11	-	-
b3	0,063	0,01	-	*
b4	0,451	0,20	-	-
b12	0,68	0,45	2,28	-
b13	-0,92	0,37	6,06	*
b14	-2,27	1,67	1,84	-
b23	0,31	0,19	2,81	-
b24	1,93	0,90	4,55	-
b34	-0,50	0,27	3,43	-

Estimations et coefficients statistiques de dureté de la mie

Component	Coefficient Estimate	Standard Error	F value	P value
Model	-	-	6,65	**
b1	0,682	0,21	-	*
b2	-0,42	0,08	-	**
b3	0,028	0,008	-	*
b4	0,027	0,15	-	-
b12	1,61	0,33	22,55	*
b13	-0,73	0,28	6,70	*
b14	-1,84	1,25	2,15	-
b23	0,76	0,14	28,70	*
b24	3,10	0,67	20,8	*
b34	0,12	0,20	0,38	-

(a)

(b)

Relation entre la dureté de la croûte (a) et de la mie (b) observé et prévu d'après l'équation du modèle

Annexes

Annexe.7

Analyse de la variance de dureté de la croûte

Source de variation	Somme Des carrés	Degré de liberté	Carré moyen	Rapport	Signification
Régression	0,0013	13	0,0001	4,97	0,0297*
Résidus	0,0001	6	0,000
Validité	5,84 -07	1	5,84 -07	0,024	0,88
Erreur	0,0001	5	0,000
Total	0,0014	19

Analyse de la variance de dureté de la mie

Source de variation	Somme Des carrés	Degré de liberté	Carré moyen	Rapport	Signification
Régression	0,001	13	0,0001	6,65	0,0144**
Résidus	0,0001	6	0,000
Validité	0,000	1	0,000	3,26	0,1307
Erreur	0,0000	5	8,33^-06
Total	0,0011	19

Annexes

Annexe.8

	Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour
X1, X2 et X3

Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X3 et X4

Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X2 et X4

Annexes

Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X2, X3 et X4.

Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X1, X3 et X4

Annexes

Annexe.9

Surface de réponses et courbe d'iso-réponse pour X2, X3 et X4
La recette optimale obtenue

Annexes

Les pains commerciaux comparés

Résumé

Afin de rendre meilleur les conditions de vie des 30 mille malades coeliaques tunisiens et d'améliorer leurs ration alimentaire quotidienne, l'objectif de la présente étude est de formuler un pain sans gluten souhaité par ces consommateurs. La formulation du pain sans gluten a consisté en l'élaboration d'un plan de mélange par la méthode de surface de réponse (MSR) en faisant varier la farine de riz, l'amidon de maïs, farine de lupin et celle de lentille. Les analyses physico-chimiques, technologiques et sensorielles ont été réalisées sur les pains préparés, sur l'optimum et sur les pains commerciaux. Les résultats ont montré que la recette optimale est dotée d'une meilleure qualité technologique et nutritionnelle par rapport aux autres pains. L'analyse sensorielle a mis en exergue aussi ces qualités par une bonne appréciation des caractéristiques organoleptiques de la part des descripteurs.

L'optimum est attribué au volume le plus élevé de 780 cm³, à une dureté de la mie la plus minimale de 0,047 et d'une teneur en protéines la plus haussée de 23%.

Mots clés : Pain sans gluten, formulation, plan de mélange, lupin, lentille

Abstract

In order to make the living conditions of the 30,000 Tunisian celiac patients better and to improve their daily food intake, the aim of the present study is to formulate gluten-free bread desired by these consumers. The formulation of the gluten-free bread consisted of the preparation of a mixing plane by the surface response method (SRM) by varying the rice flour, corn starch, lupine flour and lentil flour. The physicochemical, technological and sensory analyzes were carried out on the prepared breads, on the optimum and on the commercial breads. The results showed that the optimal recipe has a better technological and nutritional quality than other breads. The sensory analysis also highlighted these qualities by a good appreciation of the organoleptic characteristics on the part of the descriptors.

The optimum is attributed to the highest volume of 780 cm³, the lowest hardness of 0.047 and the highest protein content of 23%.

Keywords: Gluten-free bread, formulation, mixing plan, lupine, lentil

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í Çí	ÛÊæ áÇ ÍÊíÓáÙ	áÇæÇÈÊíí ÓÙ áÇí Ç		ÛÇíÉÊííÇæ í Û áÇíÊÛ Ç í Íä Ñí		Ç íä í ÛáÙ ÇíÚ	ÑáÇíÒáÙ ÊíáÒáÙ áÇ Ç íá
áÇ íÓÍáÙá	áÇí Ê á ÊáÙá	áÇí Ç í	áÙá áÇí Ç	Ê ÇáÙ å	í ÍÊáÙ íí ÇÊáÇ Í íÉáÙ í á ÇÚÇíÊáÙ í		á Þ ÆíáÙ ÇíáÇá Ò áÙ
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