Comprendre les préoccupations des clients japonais concernant les modifications des propriétés du gluten de blé CWRS ayant subi un stress thermique afin d’y répondre

Recherche sur le blé panifiable et le blé dur
Bin Xiao Fu, Ph. D.

Bin Xiao Fu, Ph. D.
Chercheur et gestionnaire de programme
Recherche sur le blé panifiable et le blé dur
binxiao.fu@grainscanada.gc.ca

Membres de l’équipe

Chercheur et gestionnaire de programme

  • Bin Xiao Fu, Ph. D.

Chimistes

  • Carly Isaak
  • Kun Wang, Ph. D.
  • Ray Bacala, Ph. D.

Techniciens

  • Altash Yirdaw
  • Angelique Parajas
  • Andrea Iverson
  • Dale Taylor
  • Dylan Lloyd (durée déterminée)
  • Jennifer Nguyen (durée déterminée)
  • Joseffus Santos (affectation)
  • Katherine Cordova (affectation)
  • Shermy Jayasekara
  • Yuming Chen

Le programme de Recherche sur le blé panifiable et le blé dur soutient le système d’assurance de la qualité du blé canadien. Nous étudions l’incidence de divers facteurs de classement sur la fonctionnalité afin de fournir la base scientifique de leurs tolérances dans les classes et grades de blé. Nous analysons par ailleurs la qualité de nouvelles cultures et surveillons les cargaisons de blé et évaluons les nouvelles variétés de blé recommandées pour l’enregistrement aux fins de leur désignation dans les classes de blé canadien selon leur mérite. Nos travaux de recherche visent à comprendre comment les propriétés physicochimiques et biochimiques du blé influent sur sa qualité et à mettre au point de nouvelles techniques d’évaluation de la qualité du blé.

Qualités de la pâte faite de blé CWRS ayant subi un stress thermique

Nous avons récemment entamé une collaboration avec l’industrie minotière et boulangère du Japon, qui est le plus grand acheteur de blé roux de printemps de l’Ouest canadien (CWRS) no 1. Cette mesure a été prise pour répondre aux préoccupations des boulangers japonais concernant les longs temps de pétrissage et la faible extensibilité de la pâte fabriquée à partir de blé CWRS cultivé au cours des années chaudes et sèches de 2021 et de 2023. Ils ont décrit la pâte comme étant « forte, mais cassante et inextensible » et ont indiqué qu’ils avaient dû ajuster leurs procédés. Cette situation a occasionné une hausse des coûts de production et a donné lieu à une variation indésirable de la qualité des produits finaux.

Nous avons comparé les résultats de nos tests effectués au moyen d’un extensographe et d’un farinographe de 2020 à 2023 et avons confirmé que les pâtes fabriquées à partir de blé CWRS ayant subi un stress thermique étaient nettement plus résistantes, comme l’indiquent les valeurs de résistance maximale plus élevées (Rmax) et les temps de développement et de stabilité plus longs (tableau 1). L’extensibilité de la pâte était cependant similaire pour les quatre années. Nos méthodes d’essais normalisées, largement utilisées à l’échelle internationale, n’ont pas permis de confirmer les propriétés fragiles et inextensibles de la pâte décrites par les clients japonais.

La composition des protéines du gluten change-t-elle sous un stress thermique?

Pour mieux comprendre l’effet d’un stress thermique sur les propriétés de la pâte, nous avons fractionné les protéines du gluten dans des échantillons de farine de blé CWRS de 2020 à 2023 en gluténines insolubles (GI), en gluténines solubles (GS) et en protéines monomères (PM). La gluténine insoluble contribue à la résistance de la pâte, et les deux dernières fractions contribuent à l’extensibilité de la pâte. Les résultats montrent un rapport plus élevé entre les gluténines insolubles et les gluténines solubles dans le blé ayant subi un stress thermique (figure 1), ce qui est cohérent avec une pâte plus résistante et un temps de mélange plus long. Cependant, les propriétés cassantes et inextensibles de la pâte ne sont pas bien expliquées par la distribution des fractions de protéines de gluten.

Évaluation d’échantillons de farine commerciale japonaise

Nous avons ensuite évalué six échantillons de farine commerciale, moulue principalement à partir de blé CWRS, qui ont été fournis par une grande minoterie du Japon qui moud du blé. Notre collaborateur a indiqué que les propriétés de la pâte des échantillons allaient de bien équilibrées à cassantes et inextensibles. Nous n’avons cependant pas trouvé de différences significatives en termes d’extensibilité entre les six échantillons, au moyen de nos méthodes d’analyses normalisées (tableau 2).

Échange technique avec le Japon

Un échange technique en personne a été organisé avec des experts japonais qui possèdent une grande expérience dans l’évaluation des propriétés de manipulation de la pâte. Notre méthode de cuisson du pain à levain-levure a été comparée à la méthode de cuisson Shokupan utilisée au Japon, et certaines différences notables dans la formulation et la méthodologie ont été observées. Avec l’aide des experts japonais, la méthode de cuisson Shokupan a été adaptée à notre équipement, et notre personnel a été formé au système de notation subjectif utilisé au Japon pour évaluer les qualités de la pâte. Par exemple, l’extensibilité est évaluée en fonction de la mesure à laquelle la pâte s’étire avant de se déchirer, et une pâte finement étirée est considérée comme cassante si elle se brise facilement lorsqu’on la touche légèrement. Lors d’un nouvel essai à l’aveugle d’échantillons de farine commerciale japonaise au moyen de la méthode de cuisson Shokupan, notre personnel a été en mesure de différencier les propriétés de la pâte qui sont importantes pour l’industrie boulangère japonaise (figure 2).

Nous avons également évalué les propriétés de la pâte à pain Shokupan préparée avec des échantillons de blé CWRS 2023 reçus dans le cadre du Programme d’échantillons de récolte, et les résultats étaient conformes à la description de la pâte fabriquée avec du blé des cargaisons de 2023 qui avaient été reçues au Japon.

Prochaines étapes

Avec la coopération de notre collaborateur, nous continuerons à recevoir du Japon des échantillons de farine commerciale qui présentent des propriétés de pâte bonnes, moyennes et médiocres. Ces échantillons serviront de référence pour continuer à former notre personnel et pour évaluer les cargaisons et les nouvelles récoltes de blé CWRS no 1. Nous prévoyons également de mener de la recherche pour comprendre la base biochimique des propriétés de fragilité et d’inextensibilité de la pâte qui sont attribuables à du blé ayant subi un stress thermique. Le gluten est constitué de plusieurs types de protéines et leur distribution de taille, leurs proportions relatives, leur capacité de réticulation, leur hydrophobicité et diverses interactions protéine-protéine contribuent toutes à la viscoélasticité du gluten. Bien que ces propriétés soient principalement contrôlées génétiquement, elles peuvent également être modifiées de manière significative par un stress thermique. Il est essentiel de posséder des connaissances à l’échelle moléculaire pour être en mesure de sélectionner ou de mettre au point des variétés de blé qui présentent une meilleure constance de fonctionnalité du gluten lorsque le blé est soumis à un stress thermique ou à d’autres stress environnementaux.

Figure 1  Évolution du rapport gluténines insolubles/gluténines solubles (GI/GS) et du rapport gluténines insolubles/somme des protéines monomères et gluténines solubles (GI/(PM+GS)) dans le blé CWRS de 2020 à 2023.
Les données de la figure suivent. below
Données du graphique
Campagne agricole Rapport GI/GS Rapport GI/ (PM + GS)
2020 0,697 0,220
2021 1,020 0,263
2022 0,830 0,254
2023 0,960 0,272
Figure 2  Des boulangers effectuent des essais au Laboratoire de recherches sur les grains pour évaluer la qualité de la pâte fabriquée selon la méthode japonaise de cuisson Shokupan.
testing bread

Tableau 1  Propriétés de la pâte fabriquée avec du blé CWRS de 2020 à 2023Note de bas de page 1

Extensographe
Propriétés de la pâte 2020 2021Note de bas de page 2 2022 2023Note de bas de page 2
Force (Rmax), UB 552 712 631 796
Extensibilité, cm 19,8 19,1 20,1 18,6
Surface, cm2 137 169 160 183
Farinographe
Propriétés de la pâte 2020 2021Note de bas de page 2 2022 2023Note de bas de page 2
Absorption, % 65 65 65 65
Temps de développement, min 6,3 10,8 7,3 8,8
Stabilité, min 11,5 21,0 14,5 25,8

Tableau 2  Propriétés de la pâte fabriquée avec les échantillons de farine commerciale japonaise

Caractéristiques
  Échantillon
1
Échantillon
2
Échantillon
3
Échantillon
4
Échantillon
5
Échantillon
6
Caractéristiques de la pâte rapportées par un collaborateur japonais Bien équilibrée Équilibrée; un peu moins extensible Forte, mais pas assez extensible Forte, mais cassante et inextensible Fragile, peu extensible Faible, cassante et inextensible
Extensographe
Propriétés de la pâte Échantillon 1 Échantillon 2 Échantillon 3 Échantillon 4 Échantillon 5 Échantillon 6
Force (Rmax), UB 906 907 964 892 950 803
Extensibilité, cm 15,3 16,1 14,9 16,7 15,1 17,2
Surface, cm2 168 177 170 183 173 172
Farinographe
Propriétés de la pâte Échantillon 1 Échantillon 2 Échantillon 3 Échantillon 4 Échantillon 5 Échantillon 6
Absorption, % 64,0 64,6 64,1 64,0 63,5 63,6
Temps de développement, min 17,0 17,3 18,0 14,3 17,5 13,3
Stabilité, min 20,0 22,0 25,0 23,0 23,0 21,0
Publications récentes
  • Bacala, R., D.W. Hatcher, H. Perreault et B.X. Fu. « Partial C-terminal truncation of Bx and Dy high molecular weight glutenin subunits after conserved aspartate ». Journal of Cereal Science, vol. 114 (2023) art. 103805. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2023.103805 (en anglais)
  • Wang, K., D. Taylor, Y. Ruan, C.J. Pozniak, M. Izydorczyk et B.X. Fu. « Unveiling the factors affecting milling quality of durum wheat: influence of kernel physical properties, grain morphology and intrinsic milling behaviours ». Journal of Cereal Science, vol. 113 (2023), art. 103755. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2023.103755 (en anglais)
  • Iwaki, S., B.X. Fu et K. Hayakawa. « Behavior of protein aggregates via electrostatic interactions or hydrogen bonds during dough formation ». Journal of Cereal Science, vol. 111 (2023), art. 103683. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2023.103683 (en anglais)
  • Tittlemier, S.A., L. Bestvater, J. Chan,V. Timofeiev, A. Richter, K. Wang, Y. Ruan, M. Izydorczyk et B.X. Fu. 2023. « Diverging fates of cadmium and glyphosate during pasta cooking ». Food Additives & Contaminants: Part A, vol. 40, no 11 (2023), p. 1459-1469. https://doi.org/10.1080/19440049.2023.2264976 (en anglais)