A product engineering approach to assess the reactivity of legume-based ingredients and its impact on the quality of processed foods such as cake | Evaluation de la réactivité d’ingrédients à base de légumineuses et de son impact sur la qualité des produits transformés de type cake dans une démarche d'ingénierie de produits

English. Legumes have gained popularity due to their nutritional, functional and ecological benefits. However, their use to replace ingredients like wheat is challenging because of their differing composition that might affect reactivity during food development and hence product quality (aroma, texture, digestibility). This dissertation therefore examined the impact of legume ingredients (diverse flours; purified pea proteins and starch) on the quality of processed foods, namely sponge cakes, by coupling the analysis of reaction markers, which can affect product sensory, with structural and in vitro protein and starch digestibility characterizations. It emerged that legume flours were prone to oxidative and thermal reactions, leading to a more complex profile of volatiles with probable odor activity than wheat. The extent of oxidation depended on the lipoxygenase activity and the batter beating process, which influenced the distribution of ingredients and the exposure time of lipoxygenase to its substrates. The fractionation of pea flour produced purified starch and protein that formed less oxidation but more thermal markers, which was rather assigned to their composition than to their effect on product structure. However, cakes based on the purified pea ingredients or whole pea flour had similar in vitro gastrointestinal digestion patterns. Compared to wheat, the pea-based cakes released more readily bioaccessible protein and less starch digestion products, attributable to their distinct chemical characteristics and structural properties. Globally, the use of legume ingredients resulted in appealing products with an attractive appearance and texture, which emphasizes their great application potential to create high-quality food.

French. Les légumineuses ont gagné en popularité en raison de leurs avantages nutritionnels, fonctionnels et écologiques. Cependant, leur utilisation pour remplacer des ingrédients comme le blé reste compliquée en raison de leur composition différente qui pourrait affecter la réactivité au cours de la fabrication des aliments et donc leur qualité (arôme, texture, digestibilité). Cette thèse a donc examiné l'impact des ingrédients produits à partir des légumineuses (farines diverses ; isolat protéique et amidon de pois) sur la qualité des aliments transformés (gâteaux de type génoise), en couplant l’analyse de marqueurs de réaction pouvant avoir un impact sensoriel sur le produit, avec des caractérisations de structure et de digestibilité in vitro des protéines et de l'amidon. Il est apparu que les farines étaient sujettes à des réactions oxydatives et thermiques, conduisant à un profil en composés volatils – et donc une activité odorante probable – plus complexe que le blé. L'ampleur de l'oxydation dépend de l'activité de la lipoxygénase et des paramètres de mélange de la pâte, ces derniers influençant la distribution des ingrédients et le temps d'exposition de l’enzyme à ses substrats. Le fractionnement de la farine de pois produit un amidon et des protéines purifiés qui forment moins de marqueurs d'oxydation, mais plus de marqueurs de dégradation thermique, ce qui peut être plutôt attribué à leur composition particulière qu'à leur effet sur la structure du produit. Cependant, les gâteaux à base d’ingrédients purifiés ou de farine entière présentent une cinétique de digestion in vitro similaire. Par comparaison avec le blé, les gâteaux à base de pois libèrent plus de protéines facilement accessibles et moins de produits de digestion d'amidon. Ceci pourrait être corrélé aux caractéristiques chimiques et aux propriétés structurelles spécifiques. Globalement, l'utilisation d'ingrédients à base de légumineuses a permis d’obtenir des produits à l’aspect et à la texture attrayants, ce qui souligne leur grand potentiel d'application dans des aliments.