Ozonation des grains de blé tendre : étude de l’oxydation des constituants biochimiques majeurs

Ozonation of soft wheat grains : oxidation effects on the main biochemical components

• Auteur / Autrice : Perrine Gozé
• Direction : Thierry Aussenac, André Pauss
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés Industriels et Développement Durable : Transformations intégrées de la matière renouvelable (EA-4297)
• Date : Soutenance le 11/07/2016
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie biochimique

Dextranes

Amidons

Oxydation

Céréales

Triticum aestivum

Blé

Ozonation

Ozone

Mots clés libres

Grains

Blé tendre

Prolamines

Bêta-glucanes

Ozone

Soft wheat grains

Prolamins

Starch

Beta-glucans

Oxidation

Ozonization

Résumé

Dans cette étude, nous rapportons les effets du traitement des grains de blé tendre par l'ozone gazeux sur leurs constituants biochimiques majeurs. Les grains de deux variétés de blé tendre, choisies pour leur composition en sous-unités gluténiques de haut poids moléculaire (SG-HPM) différente, ont été traités grâce à un dispositif pilote semi-industriel. Un plan d’expérience de type de Box-Benhken a ainsi permis d’étudier les effets de la concentration d’ozone utilisée, du temps de traitement et du niveau de pré-humidification des grains avant traitement. L’ozonation des grains en amont de leur mouture entraine des modifications significatives des propriétés techno-fonctionnelles des farines et/ou pâtes fabriquées (baisse de la force et la consistance des pâtes, augmentation importante de rapport P/L). Ces modifications résultent majoritairement d’un renforcement de l’état associatif des prolamines en raison de (i) la formation de nouvelles liaisons disulfures intermoléculaires au niveau des sous-unités gluténiques, (ii) la formation de ponts dityrosine au niveau des domaines répétables de ces mêmes sous-unités et (iii) des changements significatifs de leur structure secondaire (baisse du ratio hélices α/feuillets β). Dans le même temps, l’ozone gazeux ne provoque pas de modifications moléculaires significatives au niveau de la population des granules d’amidon présents. Enfin, il semble que l’ozone soit susceptible de modifier quelque peu la signature nutritionnelle des produits fabriqués en entrainant, notamment, une augmentation de la solubilité et disponibilité des fibres totales et une dépolymérisation des β–glucanes totaux.

In this study, we report the effects of treatment of soft wheat grains with ozone gas on their major biochemical constituents. Two wheat cultivars differing on their HMW-GS composition and technological properties were treated in a semi-industrial ozone reactor. A Box-Behnken experimental design was employed to investigate the effects of (i) humidification rate (during grain preparation), (ii) the ozone concentration in the ozone inlet and (iii) the reaction time. The ozone treatment (before milling) leads to significant changes on techno-functional properties of flours and doughs (decrease of W and increase of P/L ratio). These modifications mainly result from a strengthening of the prolamin network through the formation of new covalent bonds (disulfide and dityrosine) and other non-covalent bonds. In the same time, significant changes were observed in the secondary structure (decrease of α helix / β sheets ratio). On the contrary, starch analysis didn’t show any modification, as structural, thermal andrheological properties remained the same after treatment. Finally, it appears that ozone could alter the nutritional properties of the final products. Results showed an increase of total fiber solubility mainly due to the β-glucan depolymerisation.