Cell wall polysaccharides in cereals: Chemical structures and functional properties

Les ß-glucanes et les arabinoxylanes sont les deux principales composantes structurelles de la paroi cellulaire dans les céréales comme le blé, l’avoine, l’orge et le seigle. Les quantités relatives des deux polysaccharides varient selon les espèces et les milieux de croissance. Les parois cellulaires du seigle et de l’avoine sont généralement riches en ß-glucane, tandis que celles du seigle et du blé contiennent de plus fortes proportions d’arabinoxylanes. Le ß glucane des céréales est une liaison mixte (1 → 3) (1 → 4)-ß-D-glucane qui est composée de deux éléments constitutifs principaux : un trisaccharide et un tétrasaccharide, dont la combinaison dépasse 90 %. Le rapport des deux éléments constitutifs sert à caractériser chacun des ß glucanes : il est de 4,5, 3,3 et 2,2 pour le blé, l’orge et l’avoine, respectivement. Des deux types de polysaccharides de parois cellulaires dans les céréales, le ß glucane a reçu une plus grande attention en raison de son effet physiologique bénéfique avéré comme excellente source de fibres alimentaires solubles pour réduire de façon importante les concentrations de glucose et d’insuline dans le sang, et sa capacité avérée à réduire les taux de cholestérol de basse densité de lipoprotéine dans le sérum. La capacité des ß glucanes des céréales à réduire les taux de glucose et d’insuline dans le sang est liée à la viscosité qu’ils produisent dans une relation linéaire. On montre également que les propriétés fonctionnelles des ß glucanes des céréales sont déterminés par leurs caractéristiques structurelles et leur poids moléculaire : un rapport trisaccharide sur tétrasaccharide élevé favorise la formation de gel et l’accélération de la gélification et, ultimement, produit des gels plus forts. En outre, les ß glucanes des céréales se comportent de façon inhabituelle en formant des gels plus rapidement ainsi que des gels plus forts à des poids moléculaires faibles (au dessus du poids moléculaire de gélation minimum). Une telle relation structure-fonction a été établie sur la base d’études rhéologiques, d’expériences de diffusion de la lumière et de modélisation informatique couvrant des concentrations faibles et fortes : un rapport tri sur tétra élevé donne une forte proportion d’unités de trisaccharide consécutives qui favorise l’association intermoléculaire des chaînes de ß glucanes; par contre, les chaînes de poids moléculaire faible ont une plus grande mobilité qui favorise les interactions intermoléculaires entre les chaînes et, par conséquent, une gélation plus rapide et la formation de gels plus forts. La recherche révèle également que les conditions de transformation et de stockage, comme la température, le pH, l’extrusion, la cuisson et la congélation avant la consommation, ont des effets importants sur la biodisponibilité des ß glucanes des céréales et, par conséquent, sur leur capacité à réduire les taux de glucose et de cholestérol dans le sang.