Introduction
La qualité du blé, composante essentielle de nombreux produits alimentaires, peut être significativement affectée par la germination sur pied. Ce phénomène, qui survient lorsque les grains germent dans l'épi avant la récolte, est étroitement lié à l'activité des amylases, des enzymes qui dégradent l'amidon. Cet article explore en profondeur le rôle de l'embryon du blé et de l'activité amylasique, les facteurs qui influencent la germination sur pied et les stratégies pour gérer et valoriser les grains germés.
Le rôle de l'embryon du blé et l'activité amylasique
L'embryon du blé : un acteur clé de la germination
L'embryon est la partie vivante de la graine de blé, responsable du développement de la future plante. Il contient les éléments essentiels pour initier la germination, notamment des enzymes et des réserves nutritives.
L'activité amylasique : le moteur de la dégradation de l'amidon
L'amylase est une enzyme naturellement présente dans les céréales, notamment le blé. Son rôle principal est de décomposer l'amidon, une molécule complexe, en sucres plus simples, tels que le glucose et le maltose. Cette dégradation est essentielle pour fournir l'énergie nécessaire à la croissance de l'embryon lors de la germination.
Le processus de germination
La germination est un processus complexe qui se déroule en plusieurs étapes :
- Imbibition: Le grain absorbe l'eau, ce qui réhydrate les tissus et active les enzymes. Un grain à plus de 37% de teneur en eau germera toujours à des températures basses, inférieures à 10°C. Cette imbibition rend possible le passage de l’oxygène vers l’embryon, phénomène favorisé par des températures faibles.
- Activation des enzymes: L'eau active les enzymes, dont l'amylase, qui commencent à dégrader l'amidon.
- Croissance de l'embryon: Les sucres issus de la dégradation de l'amidon fournissent l'énergie nécessaire à la croissance de l'embryon, qui se manifeste par l'apparition de la radicelle et de la gemmule.
La germination sur pied se produit lorsque ce processus est initié avant la récolte, entraînant une dégradation de la qualité du grain.
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Facteurs influençant la germination sur pied
Plusieurs facteurs peuvent favoriser la germination sur pied, notamment :
Conditions climatiques
Le climat pendant la phase de maturation du grain, approximativement en juillet, joue un rôle crucial. Des conditions chaudes et humides favorisent la germination.
Levée de dormance
Phase de levée de dormance : la dormance peut être levée sous l’effet de températures excessives s’accumulant à partir du stade laiteux - pâteux. Phase d’expression de la germination : une fois la dormance levée, le grain germera dans toutes les conditions de température dès lors que le seuil de teneur en eau critique a été dépassé.
Sensibilité variétale
Selon les génotypes des variétés, la durée de dormance varie de 7 jours à quelques mois. Il existe une échelle de sensibilité des variétés à la germination sur pied, établie par le GEVES.
Caractéristiques physiques des grains
L'orge et l'avoine sont moins sensibles à la germination sur pied que le blé du fait que les téguments de ces espèces sont davantage soudés aux parois de la graine. Cette caractéristique physique limite de ce fait les entrées d’eau à l’intérieur de la graine. Elle réduit également les entrées d’oxygène, à destination de l’embryon, nécessaire à la germination (l’oxygène étant véhiculé par l’eau). En raison de ses caractéristiques génétiques, le triticale est la céréale la plus sensible à la germination sur pied.
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Impact de la germination sur pied
La germination sur pied peut avoir des conséquences importantes sur la qualité et l'utilisation du blé :
Qualité boulangère
La valeur d’utilisation en boulangerie peut être fortement altérée. La mesure du temps de chute de Hagberg permet de confirmer qu'il y a bien germination des grains. Cet indice mesure indirectement l’activité des amylases (enzymes dégradant l’amidon) qui peut devenir excessive dans le cas de la présence de grains germés ou en voie de germination. En deçà d’un temps de chute de 180 secondes, la valeur d’utilisation en boulangerie est préjudiciable. La germination sur pied se mesure par comptage du nombre de grains visuellement germés, ramené en pourcentage. Pour les transactions commerciales, le seuil est de 2 % de grains germés.
Valeur nutritionnelle
Un début de germination sur pied ne modifie pas la valeur alimentaire du triticale. L’amidon est transformé en sucre sans perte de valeur énergétique. En alimentation animale : les céréales germées gardent toute leur valeur nutritionnelle pour l’alimentation de porcs et de volailles.
Transformation des semoules et pastification
Sauf cas extrêmes, la germination aurait peu d’effet sur la fabrication des semoules et la pastification.
Poids spécifique
En parallèle, le poids spécifique (PS) se dégrade sous l’effet de pluies pendant la dessication des grains.
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Stratégies de gestion et de valorisation des grains germés
Face à la germination sur pied, plusieurs stratégies peuvent être mises en œuvre pour gérer et valoriser les grains affectés :
Récolte et conservation
Certaines précautions vont devoir être prises lors de la récolte et de la conservation. Prenons l'exemple du triticale. Il est préférable de récolter les parcelles en grain. A ce stade de maturité, les triticales ne peuvent plus être ensilés. Les germes sont supérieurs à 1 cm : la teneur en eau du grain à la récolte doit être d’au moins 30 %. De cette façon, le grain garde un peu de sucres solubles nécessaires à la fermentation lactique indispensable pour la conservation en voie humide.
Séchage ou inertage
La teneur en eau du grain à la récolte doit être inférieure à 20 % afin de pouvoir assurer la conservation en voie sèche en silo à grain. Pour une teneur d’humidité inférieure à 16% une ventilation simple suffira. Ne pas attendre que la cellule soit pleine pour commencer la ventilation. S’il n’est pas possible de récolter à une teneur en eau inférieure à 16 %, il faudra procéder à un séchage avant la mise en cellule.
Stockage des grains germés broyés en silo boudin
Dans le cas de grains humides (MS<80%) et/ou germes supérieurs à 1 cm, le séchage est fortement déconseillé. La conservation doit se faire par voie humide, en anaérobie de préférence broyé ou aplati. On parle alors d’inertage. La céréale est moissonnée, broyée et mise en silo hermétique tour, couloir ou boudin. Les germes respirent pendant quelques jours, c'est-à-dire consomment de l'oxygène et rejettent du gaz carbonique. L'inertage est une technique de conservation sous atmosphère de gaz carbonique. Dans les silos boudins, comme pour un ensilage « classique », les grains aplatis seront tassés, bâchés et fermés (hermétique) dès la fin du chantier. Si les grains ne sont pas assez humides à la récolte (< à 30 % d’humidité), il est possible de rajouter de l’eau pour favoriser le tassement et la conservation.
Valorisation
L'idéal est de recourir à la technique de conservation en “boudin” de plastique si on dispose d'un entrepreneur ou d'une Cuma équipés. Si on confectionne un petit silo couloir (on peut s'aider de balles cubiques), comme pour un ensilage « classique », les grains aplatis seront tassés, bâchés et fermés (hermétiquement) dès la fin du chantier. Le broyage doit être ni trop grossier, ni trop fin. Si les grains ne sont pas assez humides à la récolte (< à 30% d’humidité), il est possible de rajouter de l’eau pour favoriser le tassement et la conservation. Plus le grain est humide, plus le silo doit être tassé et hermétique. Voici quelques références obtenues lors d’une récolte très humide en Bretagne (1992) sur du blé, après analyses de la qualité sur 4 lots de blés germés : 40 à 60 % de grains germés, 23 % humidité à la récolte.
Alimentation animale
Les céréales germées gardent toute leur valeur nutritionnelle pour l’alimentation de porcs et de volailles. Comment gérer la récolte, la conservation et la valorisation des grains germés par les ruminants ?
Autres utilisations
La conservation peut se faire par voie humide en anaérobie. Le risque d'une présence excessive de mycotoxines est faible si la céréale a été séchée ou inertée rapidement après la récolte et si le produit a bel aspect.
Biochimie de la bière et maltage
La transformation des céréales, notamment l'orge, en malt est un processus biochimique complexe essentiel à la fabrication de la bière. Ce processus, appelé maltage, implique plusieurs étapes clés qui modifient la composition chimique des grains, en particulier en activant les enzymes et en libérant les sucres nécessaires à la fermentation.
Les étapes du maltage
Le maltage comprend quatre étapes principales : le trempage, la germination, le touraillage et le dégermage.
Le trempage
Le trempage est la première étape du maltage. Elle consiste à immerger les grains d'orge dans l'eau pendant 2 à 3 jours. Cette étape a pour but d'augmenter l'humidité des grains de 15 % à 45 %, ce qui est nécessaire pour réveiller les enzymes dormantes et lancer le processus de germination. L'oxygénation est également cruciale à ce stade.
La germination
La germination est l'étape où les radicelles et le germe commencent à se développer. Durant cette phase, les enzymes, notamment l'amylase, sont libérées dans le grain. L'amylase digère une petite partie de l'amidon (environ 5 %) pour produire des sucres simples qui nourrissent le germe en croissance. La germination est arrêtée lorsque environ 10 % de sucre reste dans le grain.
Le touraillage
Le touraillage est une étape de séchage qui stoppe la germination en tuant l'embryon et en réduisant l'humidité à environ 3 %. Les grains sont chauffés progressivement, d'abord à environ 50 °C pendant 30 heures, puis à une température plus élevée lors d'un "coup de feu". Cette dernière étape est déterminante pour la couleur finale du grain et, par conséquent, de la bière. Bien que les enzymes soient désactivées, elles restent prêtes à agir une fois les conditions favorables réunies.
Le dégermage
Le dégermage est l'étape finale du maltage, où les radicelles séchées sont retirées des grains. Ces radicelles peuvent donner un goût amer à la bière si elles ne sont pas éliminées.
Le rôle des enzymes
Les enzymes jouent un rôle crucial dans le maltage. L'amylase, en particulier, est essentielle pour décomposer l'amidon en sucres fermentescibles. Le pouvoir diastasique du malt, qui mesure sa capacité à décomposer l'amidon, est un facteur déterminant dans la qualité du malt pour la fabrication de la bière.
Concassage et empâtage
L’importance d’un concassage réussi
Si le malt peut être acheté déjà concassé, de nombreux brasseurs amateurs préfèrent réaliser eux-mêmes leur mouture : ils ont ainsi un meilleur contrôle sur le concassage. Toutefois, ils doivent se montrer plus vigilants lors de la mouture pour ne pas bloquer l’eau de rinçage ou nuire au rendement de l’empâtage. En effet, le concassage sert à optimiser l’empâtage en facilitant l’accès à l’amidon du grain pour les enzymes et, ce faisant, forme la drêche, qui filtrera l’eau de rinçage. Une fois concassé, le grain doit être utilisé rapidement et ne doit pas être humide.
La chimie de l’empâtage
L’empâtage est une étape chimique par excellence : grâce à l’action de l’eau et de la chaleur, les molécules complexes d’amidon vont être dégradées et transformées en sucres. C’est ce que l’on appelle la saccharification. Les principales responsables de ces réactions chimiques sont deux enzymes, naturellement présentes dans les céréales, et spécialisées dans la découpe de l’amidon :
- L’alpha-amylase, qui coupe l’amidon en gros morceaux. Elle crée les sucres complexes (appelés dextrines), trop gros pour être transformés en alcool par les levures et donnant du corps à la bière.
- La bêta-amylase coupe l’amidon en molécules de glucose, créant le maltose. Celui-ci va intégralement être transformé en alcool par les levures lors de la fermentation.
La température de l’eau joue un rôle essentiel dans l’action des enzymes :
- Autour de 50 °C, les protéines non solubles du malt sont dégradées en acides aminés par les enzymes peptidases. Cela aura pour effet de clarifier votre moût. C’est ce que l’on appelle le palier protéique, moins utile.
- De 60 à 65 °C, les bêta-amylases sont performantes, alors que les alpha-amylases commencent à peine leur travail.
- Aux alentours de 70 °C, ce sont les alpha-amylases qui sont performantes, tandis que les bêta-amylases se dénaturent.
- Au-delà de 78 °C, les enzymes sont détruites. C’est ce que l’on appelle le mash out. En arrêtant l’action des enzymes, le brasseur stabilise sa bière.
En jouant sur les différentes températures, vous favorisez ainsi l’action d’une amylase par rapport à l’autre, et donc sur les caractéristiques finales de votre bière. À la fin de l’empâtage, on obtient un jus sucré, le moût, qui ne contient presque plus d’amidon. Les sucres simples sont alors prêts à être fermenté par les levures lors de la fermentation. Vous pouvez contrôler la présence ou non d’amidon grâce au test à la teinture d’iode : prélevez quelques centilitres de moût et mélangez avec une goutte de teinture d’iode. Si le mélange devient bleu/violet, c’est qu’il reste de l’amidon. L’empâtage peut alors être prolongé de quelques minutes, jusqu’à ce que le test soit négatif.
Importance
Pour un empâtage réussi, veillez à utiliser au moins 60 à 70 % de malt de base, au pouvoir diastasique fort. Ce malt apportera le sucre nécessaire pour la suite du brassage. Enfin, veillez à ce que le pH de l’eau soit compris entre 5,1 et 5,5. Si besoin, corrigez votre eau de brassage.
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