Bases physico-chimiques et structurales de l'aptitude au fractionnement des enveloppes du grain de blé tendre (Triticum aestivum L. )

par Carole Antoine

Thèse de doctorat en Sciences des aliments

Sous la direction de Xavier Rouau.

Soutenue en 2003

à École nationale supérieure agronomique (Montpellier ; 1960-2006) .

mots clés

• Blé
• Son
• Aleurone
• Propriété mécanique
• Propriété diélectrique
• Fractionnement
• Séparation
• Micronutriment

Résumé

Les caractéristiques structurales, mécaniques et diélectriques de sons de blé tendre ont été étudiées pour servir de base de connaissance au développement de nouveaux procédés de fractionnement par voie sèche visant à en récupérer les micronutriments et d'autres molécules d'intérêt localisées pour l'essentiel dans les cellules de la couche à aleurone. Les sons ont été disséqués en trois couches histologiques distinctes: le péricarpe externe, une couche intermédiaire composite et la couche à aleurone. Les propriétés mécaniques à la rupture ont montré l'anisotropie de comportement des sons, due au péricarpe externe. Ce tissu élastique est faiblement adhérent aux autres tissus. L'extensibilité des sons est gouvernée par la couche intermédiaire qui adhère fortement à la couche à aleurone. A l'échelle moléculaire, la réticulation des arabinoxylanes par des ponts diféruliques a été impliquée dans l'établissement des propriétés mécaniques sans pouvoir néanmoins établir une relation simple entre la teneur en dimère d'acide férulique et le comportement à la rupture des tissus. L'analyse du mode de dissociation des sons par l'utilisation de marqueurs histologiques (acides phénoliques, phytates) a permis de mettre en relation la taille des particules générées par leur broyage avec l'extensibilité propre des tissus. La réduction granulométrique des sons aboutit à l'extraction des contenus cellulaires qui est gouvernée par les propriétés mécaniques de la couche à aleurone, mais ne permet pas le fractionnement des tissus. Un broyage modèle des couches à aleurone isolées couplé à l'utilisation de marqueurs de dissociation/accessibilité de ses compartiments tissulaires a mis en évidence que la résistance mécanique des ses parois n'autorise pas l'extraction de ses contenus cellulaires avant un état de réduction des sons inférieur à la taille cellulaire. La faible taille de particule requise pour atteindre l'extraction des contenus cellulaires limite le tri des particules selon leur granulométrie. Les propriétés diélectriques qui différent de façon importante selon la nature du tissu pourraient être utilisées pour trier les particules de son selon leur composition.

Titre traduit

Physico-chemical and structural basis of the ability of the soft wheat grain (Triticum aestivum L. )

Résumé

The structural, mechanical and electrical properties of wheat bran tissues were studied in order to establish a knowledge basis for the development of new dry cracking processes airning at the recovery of micronutrients and food ingredients from the bran. Wheat bran was dissected into three constitutive layers : the outer pericarp, an intermediate composite layer and the aleurone layer. The mechanical study showed an anisotropic behaviour of the bran which was attributed to the elastic and loosely attached outer pericarp. The bran extensibility is governed by the intermediate layer, highly adherent to the aleurone layer. At the molecular level, the arabinoxylan cross-linking by ferulic acid dimers was shown to be strongly involved in the mechanical properties of the tissues although a simple relation between dimer contents and breakdown behavior cannot be established. The analysis of the bran dissociation pattern using histological markers (phenolic acids, phytates) allowed to link the particle size of the ground samples with the intrinsic extensibility of the tissues. The size reduction of bran upon grinding resulted in the extraction of the aleurone cell contents, governed by the mechanical properties of the aleurone cell-walls, without extensive fractionation of tissues. A model grinding ofisolated aleurone layers coupled with markers of dissociation/accessibility evidenced that a size reduction below the average aleurone cell size was necessary for the exhaustive extraction of the cell contents. The ultrafine particles generated during bran grinding pose a problem of separation with the conventional technology. The di-electric properties of the tissues which differ strongly could serve as a basis for the development of a separation process of the particles according to their compositions.