Le gluten, qu'est-ce que c'est ?

lu 5649 fois

L’étymologie du mot gluten vient de « glue » et fait directement allusion aux propriétés d’adhésion de ce composant tout comme le terme « agglutination » fait également référence à ses propriétés d’agrégation ; le gluten de blé fut d’ailleurs utilisé comme colle dans les siècles passés. Aujourd’hui, quel que soit le débouché ou le lieu de vente de la farine, sa teneur en gluten est l’un des déterminants majeurs de la valeur d’utilisation. Ceci est dû à la grande diversité des fonctionnalités de cette protéine végétale.

D’un point de vue biochimique le gluten résulte de l’association après hydratation et un minimum de pétrissage, de deux types de protéines de réserve du grain de blé (présentes en quantité proche), gliadines et gluténines. Elles sont insolubles dans l’eau et représentent 80 à 85 % des protéines totales. L’autre composante protéique (dite métabolique) est constituée d’albumines et de globulines, elles sont solubles dans l’eau. Riches en acide glutamique et en proline, les protéines du blé sont toutefois déficientes en lysine et thréonine.

Le grain de blé ne contient pas par conséquent de gluten mais les protéines constitutives de ce composant sous forme dispersée, majoritairement dans l’albumen du grain. La mouture de blé facilite l’accessibilité à ces particules protéiques, l’hydratation nécessaire durant le pétrissage provoque un gonflement et une cohésion puis l’énergie mécanique induite par le mélange, favorise la création d’un réseau de gluten capable d’enchâsser tous les autres constituants de la formule de fabrication. Les farines courantes T55 (*) et T65(*) bénéficient d’une fonctionnalité optimale du gluten comparativement aux farines à taux d’extraction plus élevé - T110(*) et T150(*) - dans lesquelles la charge en fibres et la présence de diverses activités enzymatiques pénalisent la valeur boulangère.

Les progrès réalisés dans les méthodes de séparation des protéines mettent en évidence la grande hétérogénéité en taille des gliadines (monomères) et gluténines (polymères) et de grandes différences de solubilité en fonction des solvants utilisés. Les travaux scientifiques du domaine s’accordent pour mentionner à la fois la très grande complexité structurelle de ces protéines et la diversité des interactions pouvant intervenir après hydratation et pétrissage.

D’un point de vue pratique, le gluten est la substance nacrée, cohésive et élastique qui résulte de la lixiviation (ou malaxage permanent sous aspersion d’eau pour entraîner les composants solubles) d’une pâte de farine de blé (farine, eau, sel), préalablement pétrie. Ce gluten humide qui est un sous produit de l’industrie de l’amidonnerie, est ensuite essoré par centrifugation puis déshydraté à une température inférieure à 70° C afin de ne pas endommager les fonctionnalités de ces protéines natives, uniques dans le règne végétal ; on parle alors de gluten “vital”.

La teneur en gluten mais aussi ses propriétés dépendent de la variété utilisée c’est à dire de son génotype mais aussi des conditions culturales (disponibilité en azote et en souffre par exemple) des conditions agro-climatiques et même des conditions de stockage du grain. Les gluten commerciaux ont en moyenne la composition suivante : eau 6 %, protéines totales 76 %, lipides 7 %, amidon 9 %, matières minérales 1 %. Ils peuvent être employés pour corriger des farines notamment pour des applications telles que pains multi-céréales, pains complets, viennoiseries, ou des procédés de fabrication hautement mécanisés. Le gluten est également utilisé dans des produits de charcuterie, de snacking et dans des spécialités laitières.

Il est hautement apprécié également en aquaculture et dans la fabrication d’aliments pour animaux de compagnie. Ce concentré protéique peut subir plusieurs autres types de traitements physiques et enzymatiques, il est également employé pour des utilisations non alimentaires (il entre notamment dans la composition de plastiques bio-dégradables).

(*) Les six types officiels de farine de blé (T45, 55, 65, 80, 110 et 150) sont basés sur leur teneur en cendres c’est-à-dire matières minérales.

Bien que les autres céréales ou triticées, possèdent aussi des protéines, le concept de gluten fait référence à un ensemble de propriétés fonctionnelles remarquables, spécifiques aux blés. Ainsi il est courant de distinguer les céréales panifiables (blé tendre ou froment, blé dur et dans une moindre mesure grand épeautre, engrain, seigle et triticale) des autres céréales dites “impanifiables” (maïs, riz, orge, avoine, sorgho, millet). Bien qu’il existe une appellation commerciale Outre Atlantique de “corn gluten” les protéines de maïs sont inaptes à la panification.

Le critère panifiable évoque l’aptitude d’une farine correctement hydratée, pétrie et levurée à produire un pain présentant un aspect extérieur conforme à un standard donné, qui se caractérise par une structure de mie correctement alvéolée avec des propriétés de maintien du moelleux. La majorité des types de pains (courants, semi-complets, complets, multigraines etc ) résultent de la mise en œuvre de farines de blé dont la teneur en gluten oscille entre 10 et 12 %. Le concept de farine panifiable peut être étendu aux produits issus de technologies apparentées au pain (viennoiseries, pizzas). Mais la fonctionnalité du gluten est également centrale dans des technologies de produits non fermentés tels que les produits feuilletés, elle impacte aussi les caractéristiques de certaines pâtes biscuitières.

La teneur en protéines totales des blés français oscille entre 10 et 13,5 % toutefois une classification exclusive sur la quantité de protéines ne prédit qu’imparfaitement sa valeur d’utilisation. S’il est bien établit que les blés appréciés en biscuiterie sont dans la fourchette basse, par contre, en termes de valeur boulangère la dimension qualitative des protéines (adéquation au process) est nettement plus difficile à appréhender. Différents appareils ou méthodes d’analyses s’y emploient : Alvéographe Chopin, Glutomatic Perten, Glutograph et Glutopeak Brabender. En panification les propriétés fonctionnelles du gluten sont multiples et essentielles en terme de rhéologie de la pâte à pain. Néanmoins il ne faut pas oublier l’incidence cumulée des autres constituants de la farine (amidon sain et endommagé, pentosanes, lipides endogènes, enzymes).

Le début du pétrissage de la pâte à pain permet de visualiser les capacités élevées de fixation d’eau du gluten, son excellente aptitude à agréger les autres constituants. La fixation complète de l’eau incorporée nécessite davantage de temps c’est pourquoi les boulangers choisissent avec soin le type de pétrins qu’ils utilisent et les types de pétrissage qu’ils mettent en œuvre. L’objectif est de provoquer de multiples jonctions entres les protéines hydratées de manière à développer puis orienter un réseau dense de filaments de gluten. La géométrie du pétrin et la vitesse de l’outil de mélange soumettent la pâte à des contraintes de compression, de cisaillement et d’élongation qui au fil des minutes texturent ou “tricotent” un réseau tridimensionnel ou film de gluten. Le niveau d’énergie introduit dans la pâte impacte directement ses caractéristiques de lissage, consistance, propriétés d’extension et résistance élastique en un mot sa “machinabilité”.

La pâte à pain est un matériau complexe du fait qu’il ne se comporte ni comme un liquide ni comme un solide, il fait partie des matériaux classés parmi les ”visco-élastiques”. Il est démontré que les sous unités gluténiques de haut poids moléculaires contribuent directement à l’élasticité et à la force boulangère et que les gliadines en interagissant lubrifient le réseau et apportent des propriétés d’extension. La présence de levure de boulanger ou de levain engendrent des réactions biochimiques multiples qui créent une dynamique de pression de dioxyde de carbone sur le réseau de gluten.

Ces propriétés visco-élastiques de la pâte à pain sont essentielles car elles garantissent une machinabilité correcte durant le procédé de fabrication et elles évitent en particulier une porosité prématurée des alvéoles en fin de fermentation. Durant les premières minutes de cuisson le réseau de gluten subit une ultime dilatation, il interagit avec l’amidon puis se fige sous l’effet de la coagulation de ses protéines. Le comportement du gluten lors de cette dénaturation thermique de la cuisson est également spécifique car il participe à l’élaboration d’une texture de mie à la fois souple et résistante à l’émiettement.

Les formulateurs de pains sans gluten savent que rien n’est joué tant que le produit n’est pas cuit ! Les associations d’ingrédients et d’additifs alimentaires destinées à remplacer le gluten ont du mal à atteindre l’intégralité de ses performances (rétention d’eau, visco-élasticité, étanchéité au gaz carbonique, volume, finesse des parois alvéolaires, maintient du moelleux et neutralité de goût). Le standard pain baguette, version sans gluten, avec identité d’aspect extérieur, de double texture et de goût est à ce jour hors de portée.

Enfin il convient de rappeler que l’expérience et le savoir-faire du boulanger lui permettent d’utiliser partiellement ou totalement les propriétés intrinsèques de la farine de blé et tout particulièrement celles du gluten afin d’obtenir des pains plus ou moins aérés présentant des structures alvéolaires plus ou moins fines. Depuis les premiers travaux relatifs à son isolation (Beccari 1728) la nature et les propriétés des protéines constitutives du gluten n’ont cessé de fasciner les scientifiques et d’intriguer meuniers, boulangers et biscuitiers. Cette protéine naturelle est sans aucun doute un composant unique qui fournit une large palette de propriétés technologiques.

Il convient de garder à l’esprit que la teneur en gluten n’offre pas à elle seule une prédiction optimale de la valeur boulangère. L’élasticité par exemple n’est pas automatiquement corrélée avec un volume optimal du pain. De plus les tests indirects de caractérisation des farines intègrent rarement les variables fermentation et cuisson. En outre des constituants mineurs de la farines (lipides, pentosanes, enzymes) interfèrent dans ce réseau protéique tridimensionnel. Les farines excessivement protéinées ne conviennent pas pour les pains longs type baguette. Enfin la variabilité qualitative du gluten qui résulte essentiellement de la combinaison des interactions variété de blé et conditions agro-climatiques est une constante quasi annuelle dans la filière blé-farine-pain. L’expérience et la diversité des savoirfaire en meunerie et en boulangerie permettent de s’adapter à ces fluctuations quantitatives et qualitatives.

Pour en savoir plus :

  • Feillet P. 2000 Le grain de blé, composition et utilisation. INRA éditions
  • Branlard G. 2012 La qualité du gluten : variation de sa composition et de ses propriétés.
  • Médecine & Nutrition 48, n°4, 21-25.
  • Roussel P., Chiron H. 2002 Les pains français, évolution qualité production. Edutions Mae Erti.
  • Wrigley C., Békés F.,Bushuk W. 2006 Gliadin & glutenins the unique balance of wheat quality. Edition AACC

(Par Hubert Chiron, Institut National de Recherche Agronomique (INRA), Nantes - Symposium « Le Gluten en Questions ? » du 22 janvier 2013)

SOURCE : Observatoire du pain

Publicité : accès à votre contenu dans 15 s
Publicité : accès à votre contenu dans 15 s