Do protein enrichment and its process influence the chemical structure, properties, digestibility, and metabolic efficiency of legume pasta ?

Afin d’approfondir les connaissances sur les liens entre la structure et les propriétés nutritionnelles de pâtes alimentaires, des pâtes de structures contrastées ont été produites en modifiant la formulation et/ou le procédé de fabrication. Leur structure a été caractérisée aux différentes échelles, puis les caractéristiques définies ont été reliées à la digestibilité des protéines et de l’amidon. Le remplacement partiel ou total de la semoule de blé dur par des farines de légumineuses dans la fabrication des pâtes a engendré des changements structuraux à plusieurs niveaux. Un affaiblissement marqué de la structure du réseau protéique proportionnel à la quantité de légumineuses incorporées a notamment été observé, conduisant à une amélioration de la digestibilité in-vitro des protéines. La digestibilité in-vitro de l’amidon était en revanche maintenue à son faible niveau voir même réduite. L’application de différentes températures de séchage a amplifié les modifications de la structure des pâtes enrichies en légumineuses. Ces différences s’atténuaient toutefois après cuisson, n’engendrant de fait aucune modification marquée de la digestibilité in-vitro des protéines entre une pâte cuite préalablement séchée à basse ou à très haute température. Les teneurs en facteurs antinutritionnels étaient réduites par le procédé de fabrication et de cuisson des pâtes. A quantité égale de protéines consommées, l’étude in-vivo a révélé une augmentation de la croissance et de l’efficacité azotée chez les rats nourris avec les pâtes mixtes blé/fèverole (65/35) par comparaison aux rats nourris aux pâtes 100% blé. L’assemblage blé/fèverole constituait un mélange protéique efficace pour la croissance des rats jeunes, probablement du fait de son profil équilibré en acides aminés, et de la structure affaiblie du réseau protéique. Par ailleurs, les différentes températures de séchage appliquées aux pâtes n’ont pas engendré de différence au niveau de la rétention azotée in-vivo. Les spécialités pastières développées au cours de ce travail de thèse sont jusqu’à trois fois plus riches en protéines et mieux équilibrées en acides aminés, comparativement à une pâte alimentaire classique. Ces spécialités pastières sont aussi appréciées que leurs homologues qui se vendent sur le marché. En outre, la recette mixte blé/légumineuses peut être adaptée à tout consommateur souhaitant diversifier ses apports en protéines, mais également à certaines populations spécifiques, notamment aux personnes âgées. La recette 100% légumineuses peut concerner les personnes intolérantes au gluten. Ces spécialités pastières pourraient de ce fait, trouver une large application à l’échelle industrielle.In order to reinforce our knowledge about the links between structural and nutritional properties of pasta, pasta with contrasting structures were produced by modifying the formulation and/or the manufacturing process. Pasta structure was then characterized using a multiscale approach and linked to the digestibility of protein and starch fractions. The modification of pasta formulation by partial or total substitution of durum wheat semolina by legume flours changed pasta structure at various scales. A marked weakening in the structure of pasta protein network proportional to the level of legume protein incorporated was observed and related to an improvement of the in-vitro digestibility of pasta proteins. Interestingly the in-vitro starch digestibility was maintained at its low level or even reduced in mixed pasta. Changing pasta drying temperature amplified changes in the pasta structure. These differences, however, were reduced after cooking pasta resulting in unchanged in-vitro protein digestibility between cooked pasta dried at low or very high temperature. Anti-nutritional factors were also reduced by the manufacturing and cooking steps. In-vivo study revealed a better growth and nitrogen efficiency in rats consuming the same quantity of proteins from wheat/faba (65/35) mixed pasta in comparison with animals fed with 100% wheat pasta. This was probably related to the better amino acid balance, and to the weakened protein network in mixed pasta. The change in drying temperatures did not allow modifying protein retention. Pasta developed in this thesis are up to three fold richer in proteins than traditional wheat pasta, and more balanced in essential amino acids. Produced pasta are appreciated by the consumer as well as their counterparts found on the marked. Mixed wheat/legume may be adapted to the elderly people, whereas 100% legume pasta may be consumed by gluten intolerant subjects. Produced pasta may therefore find wide application at the industrial scale