2ème information préliminaire, le substrat farine.
0.16. Les différents sucres de la farine
Un deuxième préliminaire explicatif est nécessaire pour mieux encore comprendre la vie intime d'une pâte.
Une farine
est composée notamment de glucides ou hydrates de carbone que l'on se contente
souvent d'appeler «sucres».
Ce qu'il
faut savoir pour pénétrer un peu plus l'activité d'une pâte, c'est qu'un sucre
n'est pas l'autre. On a déjà parlé
des sucres simples (dits aussi sucres rapides) et des sucres complexes (dits
aussi lents), nous pouvons garder le même ordre pour parler en analyse plus
profonde.
Le sucre
complexe dans la farine est l'amidon. C'est une chaîne de molécules de glucose
accolées une à l'autre. Mais toutes
les liaisons entre les molécules ne sont pas les mêmes. Certains endroits où se relient les
molécules entre elles sont différents au point de donner la possibilité de
donner deux liens sur une molécule de glucose pour continuer les chaînes d'amidon.
Un lien
continue la ligne droite et l'autre va permettre un branchement.
En
schématisé, le granule d'amidon cela donne
à peu près ceci ;
La
majorité de l'amidon du froment (blé tendre) est composé de chaînes d'amidon à
branchements (ou ramifications). On
en compte jusqu'à ± 70 %. Elles se
dénomment «amylopectine», du fait qu'elles ont des qualités épaississantes plus
fortes que l'amidon restant en ligne (± les 30% restants) appelé lui ;
«amylose».
Certaines
variétés d'autres céréales ont des compositions à plus forte teneur en amylopectine. C'est le cas d'une variété de riz dit à
tort «glutineux»[1] en français. Mais on le traduit mieux on disant «riz
collant» ou avec une expression moins appétissante ; «riz gluant».
Quoiqu'il en soit ce «gluant» ou «collant» serait du au fait que l'amylopectine
domine, à presque la totalité, dans l'amidon de ce riz et l'amylose est
pratiquement absent (0 à 2 %).[2]
Une fois
que la chaîne d'amidon se dégrade en plus petites portions, ces dernières vont
porter la dénomination générique de dextrines.
L'expression
«dextrines limites» est employée pour spécifier le fait que les amylases
natives de la farine ne savent pas «débrancher» ou plus précisément ne savent
pas séparer les molécules d'amidon accolées entre elles par la liaison
permettant le développement de ramifications. Ce qui fait que l'opération des
enzymes (ici dégradation qui coupent en plus petites portions) s'arrête à la
proximité des ces branchements, c'est leurs limites en quelque sorte.
Les
dextrines (ou molécules de glucose accolées l'un à l'autre) en plus petits
nombres que l'amylose, s'appelleront
o
maltose (2 molécules liées entre-elles),
o maltotriose (3 molécules liées entre-elles),
o
maltotétraose (4 molécules liées entre-elles),
o
maltopentaose (5 molécules liées entre-elles),
o
maltohexaose (6 molécules liées entre-elles).
0.17. Après les « complexes », les simples
Pour mieux connaître les sucres dits simples (d'une seule molécule) [3], il faut passer une
autre étape d'approfondissement scientifique. On devra parler non seulement de
molécule, mais aussi des atomes qui composent cette molécule. Plusieurs expressions ont été employées
pour dénommés les «sucres» de la farine, nous retiendrons ici la plus
scientifique «hydrate de carbone». Hydrate pour les atones d'hydrogène et
carbone pour les atomes de carbone évidemment.
Une
molécule d'hydrate de carbone (= ose en terminaisons) peut avoir 6 atomes de carbone (=
hexose) ou 5 atones de carbone (= pentose).
Schématisé
cela donnera un hexagone ou un pentagone dans le rond représentant la molécule
d'hydrates de carbone. A chaque angle se situe un atome (numéroté) de carbone.
Là, vous
savez déjà différencier les hexoses des pentoses.
Maintenant
il existe différents hexoses et différents pentoses.
Le glucose
le fructose et le galactose sont des hexoses et se différencient dans la
position des atomes de carbone au sein de la molécule d'hydrates de
carbone. Pour l'explication de
cette différence, il est nécessaire de passer par les formules plus «chimiques»,
couchée sur papier ce sera une mise à plat.
La molécule de glucose [4] compte 24 atomes en formule réduite cela donne ; C6H12O6, soit 6 atomes de carbone, 12 atomes d'hydrogène et 6 atomes d'oxygène. La molécule de fructose [5] (C6H12O6 aussi) se dénomme ainsi parce que ce type de sucres est présent principalement dans les fruits.
Mise
à plat ; structures et formules seront les suivantes ;
Entre glucose et fructose, il s'agit simplement d'un changement de position d'atome[6] au sein de la molécule.
0.18. Le sirop à haute
teneur en fructose
Changement dits d'isomères qui permettra dans les années 1970 aux Etats-Unis, une fois un procédé enzymatique trouvé, de produire le fameux «High Fructose Corn Sirop».[7] Ce remplacement du sucre par l'isoglucose (autre nom du HFCS) réalisé grâce à la trouvaille d'une enzyme, a pu être une réalité suite à une situation économique spécifique des deux grands états de l'Amérique du Nord [8]. Elle deviendra assez vite la cible de campagne diététique, où obésité et risque cardio-vasculaire sont les principaux reproches adressés à sa sur-consommation.
Cette «saga économique et diététique», nous éloigne quelque peu de la boulange.
0.19. Sucres simples et
fermentescibles
Revenons aux sucres simples, ils sont peu présents dans la farine. Mais cela suffit pour nourrir les voraces levures ou mieux encore la microflore des levains lors des rafraîchis.[9] Les chiffres que l'on possède viennent de quelques études assez anciennes.
Dans cet inventaire[10] des sucres fermentescibles, plusieurs sont composé de plus d'une molécule (monosaccharide), il existe les disaccharides composé de deux molécules de sucres, c'est le cas des ;
o maltose (2 molécules de glucose liées entre-elles),
o saccharose (1 molécule de glucose liée à 1 molécule de fructose)[11],
o lactose (1 molécule de glucose liée à 1 molécule de galactose).
o mélibiose, même composition que le lactose, mais avec une liaison différente
Où encore de plus de 2 molécules.
o le raffinose à 3 molécules ; 1 molécule de galactose liée à 1 molécule de glucose et 1 molécule de fructose
On s'arrête là [12], et on «ose» facilement le faire, car l'important n'est pas de connaître toutes ces dénominations, mais c'est savoir que chacun de ces sucres ont des propriétés bien distinctes et que les opérations séparant ces liaisons seront opérées par des enzymes spécifiques. Cette notion est importante pour pénétrer les actions de l'ingénierie enzymatique et comprendre d'autres curiosités de la vie d'une pâte.[13]
0.20. Les sucres
«pentoses »
C'est près de l'enveloppe du grain que se concentrent surtout ces sucres pentoses[14] à la propriété épaississante et gélifiante. C'est dans d'autres graines que le blé tendre/froment qu'ils sont plus présents [15].
Composé de molécules de xylose en ligne sur laquelle se greffe des molécules d'arabinose. Une petite présentation schématique suffira dans ce chapitre. La récente mise en valeur de leurs propriétés et la multiplicité d'interventions enzymatiques, fait que l'on les approchera plus loin.
0.21. Les diverses
protéines de la farine
Les protéines (ou matières azotées)[16] ont aussi le même profil que les glucides au niveau du processus de leur dégradation.[17]
Mais des différences importantes au niveau structure que nous verrons de manière plus approfondie au chapitre 2.16. [18]
Différence aussi en nutrition, où on sera attentif à la présence dans les plus petits éléments protéiques, des acides aminés essentiels (ceux qui ne savent venir que par l'alimentation). Et au facteur dit «limitant» la bio-assimilation des nutriments.[19]
Dans ce domaine nourricier, l'attribution de «blé de qualité» à la teneur en gluten détonne.
Le gluten est plus pauvre nutritivement [20] que les autres protéines du blé et que par conséquent, il diminue le déjà faible cœfficient d'efficacité protéique du blé.
Cela suivant le principe du facteur limitant, qui comme le montre l'image fait que si un des acides aminés essentiels manque, tous les autres sont en excès par rapport à celui qui est en plus faible quantité.
Autre point qui différence les protides (protéines) des glucides (sucres) lors des transformations enzymatiques, c'est que les protéines ont non seulement la faculté de se scinder entre plus petites portions, mais aussi de recréer des liaisons[21] et former d'autres types d'association protéique. Ce qui est souvent recherché au niveau de la transformation professionnelle que le boulanger fait subir à la pâte de farine de blé. Cela donne notamment une plasticité et permet l'aération par le volume de la mie. Les «liens» ou «ponts» entre chaînes protéiques donnent un «nerf» à la pâte.
0.22. Les divers acides
aminés du blé.
Il existe une vingtaine d'acides aminés, ceux-ci ont tous une spécificité différente.
De plus les spécificités (polarité) ne sont pas les mêmes technologiquement dans un environnement levure et levain aux teneurs acide distinctes.
Certains acides aminés n'aime pas trop l'eau (ils sont dits ; hydrophobes) et dans le milieu aqueux qu'est la pâte, en se regroupant ou réfugiant à l'intérieur d'une chaîne d'acides aminés (peptides, mais surtout protéines) ils feront faire un mouvement (ou forme différente de la structure) et un réarrangement (déplacement) dans l'ordre qui était établi entre eux. Cela sera vrai aussi pour les autres acides aminés qui ont d'autres caractéristiques, les acides aminés soufrés (cystéine, principalement et en noyau jaune sur le tableau) seront apte à établir des liens dans la chaîne même ou entre deux chaînes différentes.
Les acides aminés aimant l'eau (dits ; hydrophiles) ont aussi des fonctions particulières, ce sera parfois à leur emplacement dans la chaîne que s'opèrera plus facilement les coupures.
Enfin sortons du technologique et entrons dans le nutritionnel avec les acides aminés qui sont dits essentiels (dans le tableau avec le noyau pavé de briques) quand ils doivent venir par apport alimentaire. Le problème en panification est que ceux qui sont intéressants technologiquement ne sont pas avantageux nutritionnellement. Exemple, les composants du gluten pauvres en lysine, l'acide aminé limitant l'assimilation des autres acides aminés essentiels.
0.23. Les divers lipides
(graisses) du blé .
Longue chaîne, à la fois plus fluide, se dégradant plus vite, les lipides de la farine font souvent débat. D'abord par le fait que leur présence naturelle dans une céréale comme le blé est minime, surtout dans l'amidon, d'où parfois (à tort) on a définit leur rôle comme insignifiant.[22]
Quand aux apports externes venant par l'ajout de matières grasses végétales ou animales hydrogénées, cela ne semble pas la meilleure option au niveau nutritif. [23] Les matières grasses n'étant pas facilement miscible en milieu pâteux, pour améliorer cette difficulté, des émulsifiants (ou maintenant des lipases) peuvent souvent s'ajouter à la composition de la pâte. Dans le schéma simplifié d'acide gras stéarique[24], les triglycérides (85 à 95 % des lipides en général) représentés ci-dessous ne se mélangeront pas facilement au milieu pâteux.
C'est pourquoi les matières grasses émulsifiantes employées en ajout dans la panification (appelés parfois ; datas esters ou en termes législatif ; E 470 et consorts) sont des di- ou mono-glycérides [25], soit deux ou une chaîne d'acides gras, elles sont moins hydrophobes (rejettent moins l'eau). Ainsi pour rendre plus «mélangeables» les lipides, il est nécessaire de dégrader les triglycérides en séparant les molécules de glycérol [26] entre-elles. Ce qui donne ces mono- et di-glycérides comme le montre le tableau ci-dessous.
Ou en séparant la molécule de glycérol pour libérer les acides gras.
C'est principalement dans la périphérie du grain, que se niche les lipides natifs du blé. Ils contiennent pour moitié des phospholipides [27].
Récapitulatif
des noms des molécules
au
niveau…
…des glucides |
...des protides |
…des lipides |
L'amidon
est composé de 1.000 à 100.000 molécules de glucose. |
La protéine
est composée jusqu'à une centaine d'acides aminés |
Les triglycérides
sont composés de trois chaînes de glycérides (glycérol + chaîne d'acides
gras) |
Les dextrines
sont composées de petits bouts de
chaînes de molécules de glucose |
Les peptides
sont composés d'au moins deux
acides aminés liés ou plusieurs liés entre eux. Comme pour la protéine, si l'ordre ou la place de
l'acide aminé change, la dénomination et la fonction peuvent être
différentes. |
Deux chaînes de glycérides plus acides gras sont des diglycérides Une chaîne avec un
glycéride plus des acides gras est un monoglycérides |
Les molécules de sucres «simples» sont le glucose, le fructose et le galactose. La molécule de glucose peut être accolées à une autre molécule de glucose = du maltose, où à une molécule de fructose = du saccharose, où encore à une molécule de galactose = du lactose. |
Les acides aminés
sont essentiels dès le moment où ils doivent venir par l'alimentation. |
Les acides
gras, une fois estérifiés (libérés de leur lien alcool) seront plus
facilement diffusés. |
[1] En fait, le riz ne contient pas de gluten et l'appellation est devenue de plus en plus incongrue du fait de l'intolérance grandissante au gluten. Alors que ce riz est accepté par les coeliaques.
[2] Le riz
«collant» est parfois appelé «riz lao», puisque c'est le Laos et la Thaïlande
qui en sont les principaux producteurs et consommateurs. En anglais on le
dénomme «waxy» soit «cireux».
Malgré qu'il soit moins rentable à l'hectare (19 quintaux) que le riz
ordinaire (40 quintaux/hectare), la demande a fait que son prix de vente
compense ce manque de rendement par un meilleur prix de vente.
[3] Encore que
cette appellation peut faire l'objet de diverses interprétations, puisque le
maltose et autres disaccharides (deux molécules d'hydrates de carbone liées
entre elles) sont souvent déclarés de sucres simples du fait qu'ils sont
assimilables par les divers organismes digestifs.
[4] Le «glucose» portait aussi le nom de «dextrose»
Pour bien repérer les divers sucres voir ce site ; http://gfev.univ-tln.fr/Glucides/GLUCIDES.htm
[5] Le «fructose» portait aussi le nom de «lévulose»
[6] Cela s'appelle
un isomère (= partie identique en grec) qui sera dit ici, de fonction.
[7] Soit HFCS en initiale et en français, Sirop de maïs à haute teneur en fructose. Teneur qui peut être variable, jusqu'à 90% fructose / 10% glucose utilisé en pâtisserie, soit le plus utilisé dans les sodas 55% / 45% qui remplacera progressivement le sucre dans les sodas en Amérique du Nord, puis totalement dès 1984, où encore 42% / 58% utilisé dans les boissons isotoniques (à boire après l'effort, à ne pas confondre avec les boissons énergisantes). Voir notamment, Marie-Laure MOINET, en 1989, p.100.
[8] L'enzyme isomérase est venue en quelque sorte régler un déficit de balance commerciale. Début des années 1980, aux Etats-Unis d'Amérique, on importait beaucoup de sucre de canne et on disposait d'un stock excédentaire de maïs subsidié par l'Etat. En remplaçant le sucre de canne (saccharose) par le sirop de maïs à haute teneur en fructose, on faisait d'une pierre deux coups, réduire l'importation coûteuse et utilisé une matière première peu coûteuse et à portée de main. Cette position économique mettra à mal les pays exportateurs de sucre de canne qui en souffriront de manière plus crucial que les Etats-Unis d'Amérique.
[9] Grâce l'application du principe du rafraîchi successifs, ce 1 % de sucres fermentescibles consommé par les microorganismes du levain sont suffisant pour permettre une fermentation qui aère déjà la pâte.
[10] Les
sources de ce tableau sont ; extrait de la journée pédagogique 1974 du CENATRA (B), les chiffres de
Mc KENZIE (1956) sont cité par Michel
BERGER, en 1983 et enfin les chiffres de René GEOFFROY, datent de 1950. Pour une information plus récente, voir
chapitre 2.4.
[11] Le saccharose de par son antériorité
dans le commerce, est considéré comme l'unité sucrante de référence.
[12] Les pentoses savent de la même manière se subdiviser en pentosanes (chaînes de molécules), arabinoxylane, chaîne également, mais au terme plus précis, composé de molécules de sucres pentoses «simples» appelés ; xylose et arabinose.
[13] Notamment pourquoi il existe ou n'existe pas des
compétitions sur le substrat nutritif entre les divers microorganismes qui
composent la microflore du levain.
[14] G.SPICHER, p. 40 écrit que pour ce qui est du seigle, « on retrouve 30% des pentosanes du grain dans l'amidon , les 70% restants se trouvent dans l'écorce »
[15] Voir le tableau présenté au chapitre 1.14. où l'on remarque que le froment ne comporte que 60% de pentosanes par rapport au seigle. L'orge et l'avoine en contiennent également plus que le froment.
[16] L'azote représente 80 % de la composition
de l'air. Sous forme minérale, il est repris notamment en nitrates. La forme
végétale sera la protéine.
[17] On va parfois remplacer dans le jargon scientifique la dénomination «molécules» par «résidus». Les di-, tri- et poly-peptides sont composés de deux, trois jusqu'à 10 acides aminés. La protéine compte des dizaines à des centaines de «résidus» d'acides aminés. Les di-, tri- et poly-peptides sont composés de deux, trois jusqu'à 10 acides aminés.
[18] La science subdivise beaucoup les protéines sous leur structure. Soit structure primaire (forme en ligne), secondaire (forme en hélice, feuillet plissé ou coudes par exemple), structure tertiaire (où les structures secondaires se lient entre-elles sous forme de pelote plus ou moins compactes ou de fibrilles), et structure quartenaire (encore plus de liaisons entre les chaînes).
[19] Le facteur limitant = si un des acides aminés essentiels manque, il empêche l'assimilation des autres. L'acide aminé faisant le facteur limitant dans le blé est la lysine, d'autant qu'il est absorbé (-10 à 15%) pour la réalisation de la croûte (Réaction de Maillard).
[20] Il contient moins de lysine que les autres protéines du blé tendre (albumines et globulines).
[21] La liaison la plus connue en technologie boulangère est la liaison entre deux atomes de soufre dits ponts (pour liaisons) disulfurés. Mais d'autres liaisons existent ; hydrogènes fort présentes dans les structures primaires et secondaires, les liaisons ioniques ou polaires qui s'établissent grâce aux charges électriques contraire et les liaisons hydrophobes où la «phobie» de l'eau fait se réunir protides et lipides par exemple.
[22] Il existe ± 1 % à 2% de lipides dans un grain de blé suivant le taux d'extraction et la variété, le maïs et l'avoine peuvent en contenir 3 fois plus (± 6 %) et le riz deux fois moins (± 0,5 %). L'article de Stéphane NERON, dans la revue Industries des céréales,de septembre 2000, p. 5 à 18 fait le point sur le sujet des lipides de l'amidon.
[23] Les apports d'acides gras externes sont déjà sous forme saturée et ils perdent encore de leurs qualités nutritionnelles par la cuisson (passage d'acide cis en acide trans).
[24] L'acide gras stéarique (du
grec ; stear = graisse ou suif) est dit acides gras longs par sa plus
longue chaîne d'acide gras (16) il est abondant dans les graisses animales.
L'acide gras du beurre (l'acide butanoïque ou butyrique) est lui dit ;
acides gras courts puisque sa chaîne d'acides gras ne contient que 2 acides
gras.
[25] J.-L. DOUBLIER, p. 92 signale qu'en 1971
aux Etats-Unis, 32.000 tonnes de Mono-(40%) et Di-(65%)glycérides
sont employés dans les industries de cuisson, soit ¾ des émulsifiants
employés.
[26] Le glycérol est un polyol où sucre alcool.
[27] Ces
phospholipides riches en acide linolénique
(reçu actuellement en terme d'oméga 3 par le marketing alimentaire)
contiennent une molécule de phosphate et de choline (alcool aminé) en plus.
Auteur : DEWALQUE Marc, BoulangerieNet.
Janvier 2012