Le pain et les viennoiseries contiennent une substance extraordinaire : le gluten. Sa chimie unique rend ces aliments aériens et extensibles.
Je suis chimiste et je donne un cours de chimie culinaire. Chaque année, je demande à mes étudiants : « Qu’est-ce que le gluten ? » Les réponses les plus courantes sont « un sucre » ou « un hydrate de carbone ». Mais il est rare que quelqu’un réponde correctement.
Alors, qu’est-ce que le gluten ?
Le gluten est un mélange complexe de protéines. Il représente 85 à 90 % des protéines de la farine. Les protéines sont des macromolécules biologiques naturelles composées de chaînes d’acides aminés qui se replient sur elles-mêmes pour adopter diverses formes.
Le gluten provient de l’endosperme du blé, du seigle, de l’orge et des plantes apparentées, un tissu des graines de la plante qui stocke l’amidon et les protéines. Le processus de mouture qui crée la farine libère le contenu de l’endosperme, y compris le gluten.
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Les principales protéines qui composent ce mélange appelé gluten sont la gliadine et la gluténine. Ces protéines constituent une grande partie de la structure des produits alimentaires à base de farine. Pendant la phase de pétrissage ou de mélange de la pâte, ces protéines forment un maillage élastique, souvent appelé réseau de gluten.
Créer un réseau de gluten
La formation d’un réseau de gluten est essentielle pour faire lever la pâte. Le réseau agit comme un ballon qui emprisonne les gaz pendant les processus de levée, de fermentation et de cuisson. Pendant la levée et la fermentation – qui donnent à la pâte le temps de gonfler, la levure présente dans la pâte libère du dioxyde de carbone en mangeant et en digérant les sucres présents. Ce processus est appelé fermentation.
Le processus de cuisson produit un certain nombre de différents gaz, tels que le dioxyde de carbone, l’eau sous forme de vapeur, les vapeurs d’éthanol et l’azote. Le réseau de gluten emprisonne ces gaz et la pâte se dilate comme un ballon. Si le réseau de gluten est trop fort, les gaz ne produiront pas assez de pression pour faire lever la pâte. S’il est trop faible, le ballon éclatera et la pâte ne restera pas levée. La solidité du réseau de gluten dépend de la durée du pétrissage et du mélange de la pâte.
Pour que le réseau de gluten se forme, il faut pétrir ou mélanger la pâte avec de l’eau, ce qui permet d’aligner les protéines.
Les protéines de la gluténine se présentent sous la forme de chaînes longues et courtes qui adoptent des structures enroulées, comme des bobines de fil. Ces bobines sont maintenues ensemble par des liaisons chimiques entre les boucles des bobines, connues sous le nom de liaisons hydrogène intramoléculaires. Le pétrissage et le mélange brisent certaines de ces liaisons et alignent les protéines de gluténine.
Ce sont d’autres liaisons chimiques qui se forment entre les différentes chaînes de gluténine, par l’intermédiaire d’atomes de soufre sur certains des acides aminés qui composent la gluténine. Lorsque ces acides aminés – appelés cystéines – sont mis en contact les uns avec les autres, les atomes de soufre se lient les uns aux autres, créant une liaison appelée liaison disulfure.
Au fur et à mesure que de plus en plus de cystéines forment des liaisons disulfures avec les cystéines des protéines voisines, le réseau se développe. Ainsi, plus il y a de protéines présentes et plus le processus de pétrissage est long, plus le réseau de gluten est solide. La farine à pain a des concentrations de protéines plus élevées – 12 % à 14 % – que les autres farines : c’est ainsi qu’elle permet de créer un réseau de gluten plus fort et une levée plus importante.
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Les protéines de gliadine sont plus petites et plus compactes que les protéines de gluténine. Au cours du processus de pétrissage, la gliadine se disperse dans les polymères de gluténine. Alors que la gluténine confère élasticité et résistance à la pâte, les protéines de gliadine rendent la pâte plus ou moins visqueuse et dense.
Renforcer et raccourcir
L’ajout de sel neutralise les charges électriques qui peuvent être présentes sur les protéines. Cela minimise la répulsion entre protéines, et permet de les rapprocher. Ce processus force l’eau à sortir d’entre les protéines, ce qui et stabilise le réseau de gluten. Par conséquent, l’ajout de sel crée un réseau plus solide qui augmente la quantité d’étirement et de traction que la pâte peut supporter.
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Au contraire, les matières grasses comme le beurre ou la margarine affaiblissent ou « raccourcissent » le réseau de gluten. En général, les recettes demandent de mélanger les matières grasses à la farine avant d’ajouter l’eau ou le lait. Cela permet aux graisses d’enrober la farine. Et comme les graisses sont hydrophobes, ce processus empêche l’eau qui contribue à la formation du réseau de gluten d’atteindre les protéines. On obtient une brioche ou une viennoiserie plus tendre et plus moelleuse.
En somme, sans la formation de ces réseaux de gluten, les produits de boulangerie ne seraient pas aussi légers et moelleux.