La cuisson des pâtes : tout un art !

Vous aimez les pâtes ? Je pense que oui… car partout sur la planète, avec leur grande variété de formes et de couleurs, de recettes, les pâtes sont plutôt bien appréciées. Elles ont traversé un grand pan de l’histoire puisque des restes estimés âgés de 4000 ans ont été retrouvés au fond d’un pot, sur un site archéologique de Chine (voir ici).
Bref, une si vieille recette mérite bien qu’on s’attarde un peu à ce qui fait son charme : son goût mais aussi sa texture. Comme on ne peut pas trop jouer sur la recette de départ (sauf si on les prépare soi même, mais quel boulot), je vous propose déjà d’essayer de comprendre les processus mis en jeu pendant la cuisson.

Bref, que se passe-t-il quand une pâte cuit ?

Macroscopiquement parlant, on considère que les pâtes sont prêtes lorsqu’elles possèdent la bonne texture : c’est notre œil aguerri à la tâche qui juge en premier puis éventuellement notre bouche, spécialement équipée pour détecter les textures, qui feront naître les sensations et donc le plaisir de la dégustation.
D’ailleurs par définition, la texture est la sensation « en bouche » procurée par un aliment (indépendamment de son goût).
Quels sont donc les éléments qui vont agir et influence la texture ?
Evidemment, les composants mêmes des pâtes (gluten et amidon) mais également l’eau de cuisson et la façon dont elle va s’insérer entre les éléments chimiques qui constituent la nouille. Bref, encore une fois, essayons de comprendre comme l’agencement des molécules peut permettre de comprendre notre ressenti à l’échelle macroscopique.

Cap sur l’amidon
L’amidon est un polysaccharide, c’est-à-dire un sucre complexe composé de plusieurs  « sucre simples » mis bout à bout. Ces sucres simples sont le glucose, un petit cycle à 6 atomes de carbone.

Deux cas de figures sont alors possibles : soit les cycles de glucose s’associent de façon linéaire (on obtient l’amylose qui s’entortille en hélice), soit ils s’associent en faisant des branchements (on obtient l’amylopectine)

Quand on regarde tout cela d’un peu plus loin, on peut voir une forme et un encombrement différent.

L’amidon est donc un mélange (pas équitable) de ces deux polymères : environ 25 % d’amylose et 75 % d’amylopectine. De cette distribution, vont naître les différentes textures puisque les deux molécules vont se comporter différemment pendant la cuisson.

Quand les pâtes passent une IRM ou transformation de l’amidon pendant la cuisson.

En utilisant la technique de la RMN (Résonnance Magnétique Nucléaire), les chercheurs peuvent avoir accès à la façon dont l’eau s’insère dans la structure solide de la pâte. Comme dans un appareil d’IRM (c’est d’ailleurs le principe de RMN mis en jeu), il s’agit d’exciter les noyaux des atomes d’hydrogène qui composent les molécules d’eau grâce à un gros aimant, puis de perturber le champ magnétique. Les noyaux visés vont alors être excités et réagir de façon spécifique selon leur environnement moléculaire. On parvient ainsi à déceler l’agencement moléculaire des molécules d’eau et les liaisons impliquant l’hydrogène (donc les liaisons hydrogène). Cette technique permet donc de sonder une structure en détectant des arrangements moléculaires ce qui est très riche en renseignements sur un mécanisme d’hydratation ou de gélification par exemple.

Qu’advient-il des deux formes d’amidon ?
Plusieurs équipes de chercheurs ont donc soumis des pâtes aux différents instants d’un processus de cuisson à la RMN.
Pour faire simple, les molécules d’eau qui peuvent être impliquées dans 4 liaisons hydrogène, ne vont pas se gêner pour le faire avec certains atomes de l’amidon, et d’autres molécules d’eau. Grosso modo, cela signifie que l‘ensemble se gélatinise : un gel, c’est l’insertion de molécules d’eau, créant « des poches » entre les chaînes d’amidon. Cela conduit au phénomène de gonflement; de ramollissement par cassure les parties cristallisées d’origine et aussi de séparation entre l’amylose et l’amylopectine.
La conséquence de cette gélatinisation est également de rendre l’amidon plus sensible à l’amylase (l’enzyme digestive, présente dans notre salive pour casser l’amidon en sucres plus simples) : dans le gel, les chaînes d’amidon étant moins rapprochées car écartées par les molécules d’eau.

Cette insertion d’eau  n’est cependant pas équivalente si on a affaire à l’amylose (linéaire) ou l’amylopectine (branchée). Devenez laquelle permet plus facilement l’imbrication des molécules d’eau ?
C’est l’amylose qui s’associe plus facilement à l’eau. L’amylopectine est plus difficile à gélifier car ses branchements dans tous les coins gênent un peu l’arrivée des molécules d’eau.
Alors plus d’amylose dans la pâte, meilleure gélification, mais aussi un plus gros effet « collant » alors que notre fin palais apprécie un peu de fermeté.
La fermeté, c’est le gluten autre constituant important des pâtes (eh oui !!!)  qui va nous l’apporter.

Cap sur le gluten
Le gluten se compose principalement de protéines, c’est-à-dire d’un enchaînement (encore une fois) plus ou moins long d’acides aminés. Des attirances entre certains atomes au sein d’une même chaîne puis entre chaînes conduisent à un repliement assez important de la protéine, comme une pelote. En voici un exemple.

Soumises à une température élevée, les protéines vont inévitablement se modifier : en particulier, elles vont coaguler. Sous l’effet de la chaleur, la pelote se déroule car des liaisons sont brisées, la structure spatiale de l’ensemble est modifiée et des sites deviennent alors accessibles pour les molécules d’eau. Ces dernières s’accrochent à des points précis et rigidifient l’ensemble  pour former un réseau, une matrice : voilà d’où vient la fermeté des pâtes cuites.

Lien entre gluten et amidon au cours de la cuisson
Alors entre l’amidon gonflé, gélifié et le gluten qui forme une structure rigide, l’agencement est simple : l’un est imbriqué dans l’autre et chacun apporte sa caractéristique pour obtenir la texture parfaite : tendresse (gel) et fermeté (réseau protéique)

Bref, vous l’aurez compris,  un bon compromis entre tous ces composants (amidon (ratio amylose/amylopectine) et gluten) sera à trouver par tout bon designer de pâtes…même si tout n’est pas encore joué : il faudra aussi le bon procédé de fabrication (système et température d’extrusion, séchage [2]).
Quant à nous, pauvres cuisiniers en herbe, comment allons-nous cuire ces bonnes nouilles ?

Et le sel dans l’eau de cuisson dans tout cela ?
Quand l’eau de cuisson chauffe, puis se met à bouillir, la température augmente et se bloque inexorablement à la valeur de 100 °C. Impossible à dépasser… sauf bien sûr, si on se place dans une cocotte minute, là où la pression peut monter !
Pendant toute l’étape de changement d’état d’un corps pur (eau liquide => vapeur), toute l’énergie apportée sert à écarter les molécules (encore des liaisons hydrogène) et donc comme on ne peut pas tout faire, la température reste constante.

L’une des façons d’aller au-delà des 100 °C (outre d’augmenter la contrainte donc la pression) est d’ajouter un corps soluble dans l’eau. Le sel de cuisine NaCl s’insére très facilement entre les molécules d’eau et se lie avec elles.

Il devient donc plus difficile de les faire bouger, ces molécules, pour les écarter et les emmener en phase vapeur. Bref, avec du sel dissous, la température d’ébullition augmente.

Pour cuire des pâtes, l’ajout de sel serait donc bénéfique pour augmenter la température et donc cuire mieux et plus vite ?

En théorie oui… sauf que dans la réalité, il faudrait ajouter une quantité très importante de sel dans l’eau pour augmenter sensiblement cette température d’ébullition (230 g de sel pour 1l d’eau pour un gain de 2°C)..
L’ajout de sel, dans des quantités « normales » (quelques pincées) à l’eau de cuisson, ne permet donc pas de cuire plus vite (c’est juste une histoire de goût). D’ailleurs des recherches récentes [1], en RMN, l’ont bien montré : la présence de sel n’influence pas la quantité d’eau absorbée, ni la qualité de la pâte cuite à temps de cuisson identique. Tout au plus, la matrice protéinée semble-t-elle stabilisée en surface comparativement à la cuisson dans l’eau pure : ce qui n’est peut-être pas négligeable pour notre fin palais ? A vos casseroles !

Note : Cet article fait partie des sujets abordés dans mon livre « Le Monde et Nous »

Références :

1- Bernon D. et al, « Multi-scale characterization of pasta during cooking using microscopy and real-time magnetic resonance imaging », Food Research International Vol 66, pp 132–139, 2014

2- Ansari A., et al,  « Effects of Defatted Soy Flour, Xanthan Gum, and Processing  Temperatures  on Quality Criteria of Spaghetti »,  J. Agr. Sci. Tech. Vol. 15, pp 265-278, 2013