Compréhension du devenir des alpha-galactosides et folates lors de l'opération de trempage-cuisson du niébé - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Modeling the alpha-galactosides and folates behavior during the soaking-cooking process of cowpea

Compréhension du devenir des alpha-galactosides et folates lors de l'opération de trempage-cuisson du niébé

Résumé

Cowpea (Vigna unguiculata) is a widely consumed legume in West Africa. Cowpea seeds have a high nutritional quality, due to its high content of proteins, starch, minerals and vitamins (folates). However, cowpea also contains anti-nutritional factors such as alpha-galactosides. The aim of this thesis was to understand the mechanisms that allow to reduce the alpha-galactosides content and preserve the folates during germination, soaking and cooking. Two coupled phenomena have been explored and interpreted to optimize the soaking/cooking conditions:i) The diffusion mechanisms of water, alpha-galactosides and folates within the seed and transfer in the soaking/cooking water, in relation to the structure of the seed;ii) The biochemical reactions (mainly enzymatic) of these molecules in the seed and soaking/cooking water.The contents of raffinose, stachyose, verbascose and 5 major folate forms were measured in the seed and in the soaking water. A model representing the diffusion and reaction phenomena of these two kinds of molecules has been developed. The diffusivities of water, alpha-galactosides and folates have been identified. The enzymatic reactions were modeled by a Mickaelis-Menten law for alpha-galactosides and simplified by a first order kinetics for folates.During the soaking process, the water absorption mainly occurs through the micropyle. During cooking, the water absorption takes mainly place through the testa. The results showed a low diffusion of alpha-galactosides and folates during soaking at 30 °C (about D = 2 × 10-13 m2.s-1) and higher at 60 °C and 95 °C (from D = 2 to 6 × 10-11 m2.s-1). This increase of apparent diffusivity (× 100) of alpha-galactosides and folates between 30 °C and 60 °C was explained by a cyto-hisological study, which revealed a middle lamella degradation of parenchymenteous cells of cotyledons. Alpha-galactosides and folates are degraded and significantly interconverted during soaking at 30 °C. An optimal enzymatic activity was identified at 35 °C and at pH = 5.8. Concerning the folates, the soaking allows an interconversion of the storage forms (formylated) in active form (methylated) for the organism. Germination also generates these interconversions, but also allows a high folate production after 48 hours. Therefore, the transfer and reaction model highlights the importance of the soaking and/or germination process in order to reduce the alpha-galactosides content while preserving/increasing the folates and their bioavailability. Thus, the germination and or soaking process allows to limit the cooking process, allowing then to gelatinize the starch and make the seed consumable.
Le niébé (Vigna unguiculata) est une légumineuse très consommée en Afrique de l'Ouest, qui possède d'importantes qualités nutritionnelles, de par sa forte teneur en protéines, amidon, minéraux et vitamines (folates). Elle est également composée des facteurs d'inconfort que sont les alpha-galactosides. Ces travaux de thèse ont été construits pour comprendre les mécanismes qui permettent de réduire la teneur en alpha-galactosides et conserver les folates au cours des opérations de germination, trempage et cuisson. Deux grandes familles de phénomènes couplés ont été explorées et interprétées pour optimiser les conditions de trempage/cuisson:i) Les mécanismes de diffusion de l'eau, des alpha-galactosides et des folates au sein de la graine et de transfert dans l'eau de trempage/cuisson, en relation avec la structure de la graine ;ii) Les réactions biochimiques (majoritairement enzymatiques) de ces molécules d'intérêt dans la graine et l'eau de trempage/cuisson.Pour cela, les teneurs en raffinose, stachyose, verbascose et cinq formes de folates majoritaires ont été mesurées dans la graine et dans l'eau d'immersion. Un modèle représentant les phénomènes de diffusion et de réactions de ces deux familles de molécules, a été développé. Les diffusivités de l'eau, des alpha-galactosides et des folates ont été identifiées. Les réactions enzymatiques ont été modélisées par la loi de Mickaelis-Menten pour les alpha-galactosides et simplifiées par une loi d'ordre 1 pour les folates. Lors d'un trempage, l'eau pénètre dans la graine essentiellement via le micropyle, tandis que lors d'une cuisson, le transfert s'opère essentiellement à travers le tégument. Les résultats ont montré une faible diffusion des alpha-galactosides et des folates au cours d'un trempage à 30 °C (environ D = 2×10-13 m2.s-1) et beaucoup plus intense à 60 °C et 95 °C (de D = 2 à 6×10-11 m2.s-1). Cette très forte augmentation (×100) de la diffusivité apparente des alpha-galactosides et des folates entre 30 °C et 60 °C a été expliquée grâce à une étude cyto-histologique, qui a révélé une dégradation de la lamelle moyenne composant les cellules parenchymateuses des cotylédons. Les alpha-galactosides et les folates sont dégradés et interconvertis de manière importante lors d'un trempage à 30 °C. L'hydrolyse enzymatique des alpha-galactosides est favorisée par une température de 35 °C et pour un pH = 5.8. Concernant les folates, le trempage permet une interconversion des formes de stockage (formylées) sous une forme active(méthylés) pour l'organisme humain. La germination génère également ce type d'interconversion, mais est également à l'origine d'une forte production de folates après 48 h. Le modèle de transfert et réaction permet ainsi de mettre en exergue l'importance de bien conduire l'opération de trempage et/ou de germination afin de diminuer la quantité d'alpha-galactosides, tout en conservant/augmentant la quantité de folates et en améliorant leurs biodisponibilités. Ainsi, la germination et/ou le trempage permet de procéder à une étape limitée de cuisson, permettant alors de gélatiniser l'amidon et de rendre la graine consommable.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04542807 , version 1 (11-04-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04542807 , version 1

Citer

Fanny Coffigniez. Compréhension du devenir des alpha-galactosides et folates lors de l'opération de trempage-cuisson du niébé. Ingénierie des aliments. Montpellier SupAgro, 2018. Français. ⟨NNT : 2018NSAM0036⟩. ⟨tel-04542807⟩
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