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Les texturants alimentaires

mercredi 3 janvier 2018, par AMROUCHE

 Les texturants alimentaires

On imagine combien des changements de texture engendrent de nombreuses possibilités de mets.
Prenons l’exemple du lait comme matière première : il peut être de texture liquide(le lait cacaoté), épaissie (la crème   dessert), gélifiée (le fl an), ou plus ferme (le fromage), aérée (la mousse) ou congelée (la crème   glacée).
Il existe ainsi de multiples façons de consommer le lait.

Traditionnellement à la maison, nous utilisons divers ingrédients tels que
les œufs, la farine pour faire des gâteaux, des fl ans, des mousses ou des sauces (Figure 3). Ils apportent une structure, une charpente,
une ossature…, en somme une construction qui, sur le plan sensoriel, donne la texture souhaitée.

 1-Généralités

1.1. Quels sont les agents de texture ?

Les molécules responsables de la texturation des aliments – les agents de texture – peuvent être des protéines ou des molécules de la famille des polysaccharides [1].

Les protéines ayant des possibilités de texturer les aliments sont fournies par le règne végétal, par exemple le gluten du blé, les protéines de soja ou
de pois ; et aussi par le règne animal, comme la gélatine, les protéines de lait ou d’œuf.
Quant aux polysaccharides utilisés comme agents de texture, on les trouve dans les végétaux : l’amidon, les pectines, le guar, la caroube, le
tara, etc. ; ou dans les algues : les alginates, les carraghénanes, l’agar-agar ; ou encore par fermentation à partir de micro-organismes, permettant d’obtenir le xanthane, le scléroglucane, le gellan.
Ces ingrédients sont utilisés dans de nombreux produits commerciaux en tant qu’additifs alimentaires. Les fabricants sont tenus de les déclarer sur leurs paquets, soit par leur nom, soit sous forme de code.

En tant qu’agents de texture, ils sont codifiés dans la série des E400. Par exemple, la caroube a pour code E410.

1.2. Épaissir et gélifier

en jouant avec l’eau :les polysaccharides.
Dans ce chapitre, nous ferons connaissance avec les agents de texture de types polysaccharides – alginate de sodium, carraghénane, caroube, guar, xanthane, pectine –, qui offrent un éventail important de textures alimentaires, du fait de leurs capacités à se combiner de diverses manières avec les molécules d’eau. On sait en effet qu’elle est abondante dans les
milieux alimentaires. L’astuce consiste alors à utiliser ces polysaccharides pour modifier le comportement de l’eau des aliments : l’épaissir, la gélifier
et ainsi maîtriser la texture de ces aliments.

Des polysaccharides pour texturer : comment ça marche ?
D’un point de vue chimique, les polysaccharides sont des polymères : ils correspondent à des enchaînements d’unités appelées « oses », qui sont des sucres monomères comme le glucose, le fructose, le maltose, etc. Ainsi la pectine, abondamment présente dans les marcs de pomme, les écorces d’agrumes, est un polymère de 500 à 1 000 oses.
Les alginates et carraghénanes, tous deux extraits d’algues, correspondent à des enchaînements de 2 000 à 4 000 oses. Il en est de même pour la caroube et le guar, qui proviennent de légumineuses.
Enfin, le xanthane, produit par une bactérie, compte 10 à 20 000 oses !

Dans ces structures macromoléculaires , les oses sont susceptibles de lier l’eau et former des complexes volumineux qui modifient son écoulement, c’est-à-dire son comportement rhéologique [2] : l’eau peut être épaissie ou gélifiée. L’eau épaissie est plus ou moins visqueuse, du seul fait des grandes tailles de ces macromolécules qui gênent sa mobilité. L’eau est gélifiée du fait de l’existence de jonctions entre ces macromolécules, il se forme alors un réseau en trois dimensions qui la bloque.

 2- Les épaississants

À travers les exemples de trois additifs largement utilisés, la farine de caroube (E410), la farine de guar (E412) et le xanthane (E415), nous allons voir comment on arrive à épaissir divers produits alimentaires.

La caroube (E410), le guar (E412) et le xanthane (E415)
sont des épaississants alimentaires courants.

2.1. La farine de caroube (E410) et la farine de guar (E412)

2.1.1. Origine de la caroube et du guar

L’additif « farine de caroube »(E410) est un produit naturel, obtenu à partir d’un fruit, la caroube, qui pousse sur le caroubier, arbre à feuillage
persistant (Figure 8) cultivé depuis l’Antiquité sur le pourtour méditerranéen (sud de la France, îles Canaries, Afrique du Nord, Proche Orient). À l’intérieur de la gousse de caroube, se trouve la graine, et à l’intérieur de celle-ci, le germe. Au moment de sa croissance, le germe puise dans une réserve glucidique, l’albumen, constitué de polysaccharides
qui nous intéressent en tant qu’épaississants.
La farine de guar (E412) est obtenue à partir des graines des gousses de Cyamopsis tetragonolobus, légumineuse cultivée en Inde, au Pakistan
et aux États-Unis. Ses graines sont plus petites que celles de la caroube ; c’est leur albumen broyé qui fournit la farine de guar.
Ainsi, derrière ces dénominations E410, E412… qui suscitent parfois interrogations auprès des consommateurs, ce ne sont autres que des produits naturels extraits de plantes.

2.1.2. Structures chimiques et propriétés de la caroube et du guar

Les polysaccharides constitutifs des farines de caroube et de guar ont des structures de type galactomannane, qui leur confèrent des propriétés
« rhéofluidifiantes » : les solutions de galactomannanes deviennent plus fluides dès que l’on y applique une force

2.1.3. La caroube et le guar comme additifs

Les galactomannanes tels que la caroube et le guar sont utilisés dans de nombreux produits alimentaires, seuls ou en associations. C’est le cas
de produits céréaliers tels que le pain sans gluten. En effet, certaines personnes sont allergiques à cette protéine. Or, sans gluten, la levée du pain se fait mal. C’est en ajoutant un mélange xanthane-guar que l’on peut obtenir un beau pain bien gonflé et appétissant , la combinaison de
ces deux additifs renforçant l’espace entre les alvéoles.

Un pain sans gluten gonfle mal. L’ajout de xanthane-guar permet de lui redonner la forme appétissante.

Autre exemple d’utilisation de ces additifs : les boissons dites « sans sucre ». Les boissons « sodas » classiques, gazéifiées ou non, comportent environ 10 % de sucre. Si on veut obtenir une boisson « allégée » ou « light », on enlève le sucre, et le caractère « sucré » est obtenu grâce à
un édulcorant (moins calorique mais possédant un bon pouvoir sucrant). Mais ceci entraîne une diminution de la viscosité qu’apporte le sucre et qui donne une agréable sensation d’épaisseur en bouche. Pour redonner de
l’épaisseur, il suffit d’ajouter un peu de guar, de xanthane ou de pectine… et voilà retrouvée l’impression de déguster une boisson riche en sucre (Figure 12) !

Les galactomannanes sont aussi utilisés dans les sauces et dans les crèmes glacées. La caroube et les carraghénanes, extraits de certaines algues, se marient et s’exaltent mutuellement : une « synergie » permet de former des gels cohésifs , que l’on met à profit dans les flans, les jellies (gelées anglaises).

2.2. Le xanthane (E415)

2.2.1. Origine du xanthane

Le xanthane (E415) est un produit obtenu par fermentation du glucose par une bactérie, Xanthomonnas campestris. Celle-ci se multiplie tant qu’elle a des protéines à sa disposition ; quand elle n’en a plus, elle utilise le glucose qu’elle se procure dans le milieu, dont elle relie entre elles les molécules – jusqu’à 10 à 20 000 molécules –, synthétisant ainsi du
xanthane. C’est pour elle une forme de protection au niveau de la membrane.

2.2.2. Structure chimique et propriétés

La molécule de xanthane possède dans sa structure une partie anionique : dès qu’elle s’associe avec des cations comme le sodium, le potassium ou le calcium, elle devient rigide. Si bien que les bâtonnets qui en résultent
sont capables de maintenir en suspension certains objets

2.2.3 « Le xanthane au pouvoir de suspension »

La chaîne principale du xanthane est constituée d’unités glucose. Tous les deux glucoses est branchée une chaîne latérale anionique, qui ne demande qu’à se lier à des cations (sodium Na+, calcium Ca2+…).

Ainsi, en présence de sel (comme NaCl), la molécule devient une sorte de bâtonnet rigide.
Au repos, les bâtonnets sont disposés dans tous les sens ; puis quand le courant s’installe, les bâtonnets s’orientent dans le sens du courant. Mais, pour faire s’écouler le xanthane, il faut « casser » la structure au repos, et apporter une certaine force afin de dépasser le « seuil d’écoulement ». Celui-ci détermine le pouvoir de suspension du xanthane, que l’on visualise
bien dans une sauce, où il est capable de maintenir des herbes en
suspension dans l’ensemble de la bouteille : les herbes ne remontent pas à la surface.

A) Structure du xanthane. B) Le xanthane retient des herbes, grâce à son pouvoir de suspension.

2.2.4. Le xanthane comme additif

Le xanthane peut être utilisé pour fabriquer des sauces allégées comme la mayonnaise . Traditionnellement, celle-ci est composée d’œuf, de moutarde et surtout d’huile, environ 80 % . Si on souhaite réduire la quantité d’huile, il faut la remplacer par un autre ingrédient ; mais pas question de la remplacer par de l’eau seule, on n’obtiendrait pas une mayonnaise ! En revanche, on peut utiliser de l’eau avec du xanthane : par son pouvoir de suspension, le xanthane, bloque les gouttelettes d’huile dans l’eau, de façon à obtenir une structure homogène. L’ajout d’amidon permet ensuite de donner du corps à l’ensemble.

 3 Les gélifiants

3.1. Les alginates (E401-405)

3.1.1. Origine des alginates

Les alginates proviennent d’algues brunes, principalement de laminaires. En France, elles sont récoltées sur les côtes de la Bretagne entre Brest et
Roscoff.

3.1.2. Structures et propriétés des alginates

Selon les types d’algues dont ils sont issus, on trouve différents types d’alginates, de structures et fonctionnalités différentes, et donc d’utilisations différentes dans les produits alimentaires. Les alginates sans ions calcium sont des épaississants ; en présence d’ions calcium, on
obtient un gel.

Les alginates sont des polymères formés à partir de deux monomères : le mannuronate et le glucuronate, présents dans des proportions différentes selon l’algue et la partie de l’algue dont ils sont extraits.
Ces macromolécules possèdent de nombreux groupements carboxylates COO-, qui se suivent régulièrement sur une même chaîne. Lorsqu’on ajoute un ion calcium, celui-ci peut relier deux groupements COO- de deux chaînes d’alginates adjacentes, permettant à l’alginate de gélifier « en boîte d’œuf », l’œuf étant le calcium.

Quand on verse une solution d’alginate dans une solution riche en calcium on obtient des « colliers d’alginates » .
Notons qu’il est également possible de former des billes d’alginates à l’intérieur desquelles on peut inclure divers objets. On peut par exemple y inclure des bactéries, procédé qu’on utilise pour la fabrication de certains fromages. On peut aussi inclure des enzymes pour réaliser des réactions hautement spécifiques ; en fin de cycle, en récupérant les billes, on récupère les enzymes. Enfin, on peut aller jusqu’à inclure des principes actifs, pharmaceutiques ou cosmétiques, ce qui en permet la libération contrôlée dans l’organisme.

3.1.3. Les alginates comme additifs

Dans le domaine alimentaire, on utilise les propriétés gélifiantes des alginates, qui permettent de confectionner des produits dits « restructurés
 », tels que les fourrages d’olive à base de poivron ou d’anchois. Le
poivron a en effet une forme difficile à modeler ; alors on prépare une purée de poivron, on la fait gélifier, puis on réalise une bandelette que
l’on introduit dans le trou de l’olive. Le gel d’alginate étant résistant à la chaleur, il est ensuite possible de stériliser le bocal d’olives fourrées.
On peut également préparer des fruits confits reconstitués.
Prenons l’exemple de la cerise : à une purée de cerises, on ajoute une grande quantité de sucre, et le système gélifiant à l’alginate ;puis, au moment de la gélification, on modèle le mélange sous une forme sphérique
pour donner l’impression d’une cerise dans laquelle on a envie de mordre !
Et pourquoi ne pas reconstruire des pièces de viande à partir de morceaux, ou coller des filets de canard pour faire des « tournedos de magret de canard » ? Il est également possible de préparer des bardes de lard reconstituées pour garnir les brochettes, ce qui évite au « gras » de
fondre et de s’enflammer sur le barbecue.
Concocter des préparations de fruits ou des crèmes pâtissières est une autre possibilité : comme le gel d’alginate résiste à la chaleur, on peut
le mettre sur une pâte crue et la préparation peut subir la cuisson sans altération.
Enfin, la gastronomie moléculaire utilise l’alginate pour faire des « caviars » de fruits, de légumes ou de fleurs !

3.2. Les pectines (E440)

3.2.1. Origine des pectines

Les pectines (E440) sont présentes dans tous les végétaux. Elles sont
extraites de sous-produits de l’industrie des jus (jus de pomme, cidre ou jus d’orange) et de l’industrie des huiles essentielles.

3.2.2. Structures, propriétés des pectines

On distingue deux types de pectines : les pectines « hautement méthylées » (HM) et les pectines « légèrement méthylées » (LM)

Différentes structures de pectines pour des gels différents :
Les pectines sont composées d’une chaîne principale, polymère d’unités acide uronique.

Les pectines HM (hautement méthylées) (A) gélifient en milieu acide et peu dilué, tandis que les pectines LM (légèrement méthylées) (B) gélifient en « boîte d’œuf » en présence de calcium.

Les pectines hautement méthylées (HM) comportent un grand nombre de groupements méthyles (CH3) et peu de groupements carboxyles (COOH). Elles peuvent gélifier en milieu acide (pH< 3,6) et renfermant peu d’eau (c.à d. plus de 60% de matière sèche représentée par du sucre).

Les pectines légèrement méthylées (LM) comportent moins de méthyles et davantage de carboxyles, ce qui leur donne une capacité à gélifier comme l’alginate en présence de calcium, mais dans une moindre mesure.

3.2.3. Les pectines comme additifs

Les pectines hautement méthylées sont utilisées dans les confitures traditionnelles (avec plus de 60% de sucres totaux),les sucres gélifiants (pour faire des confitures à la maison), les pâtes de fruits et les boissons
laitières acides (type Danao). Ce sont des boissons comportant du lait avec du jus de fruit, ou du yaourt dilué. On sait que lorsqu’on ajoute de l’acide au lait, celui-ci a tendance à cailler parce que la caséine   qu’il contient flocule (elle s’agglutine). Si on ajoute en revanche de la pectine, celle ci s’adsorbe à la surface de la caséine   et crée une couche superficielle qui empêche la caséine   de floculer.

Les pectines HM ont des propriétés gélifiantes intéressantes et variées.

Les pectines légèrement méthylées sont utilisées dans les préparations de fruits : pour faire des yaourts aux fruits, les nappages pour tartes, dans les décors pour biscuits, ou encore dans les barquettes.
Pour faire ces barquettes, on prépare la pâte, à laquelle on donne une forme ovale, on dépose la préparation de fruit dessus. Après enfournage,
au cours de la cuisson, les bords de la barque se lèvent, et à l’endroit où se trouve la préparation de fruit, se forme le plat de la barquette ; bien
entendu, lors de la cuisson, la préparation de fruit ne doit pas bouillir et s’étaler sur l’ensemble de la barquette : il faut donc une préparation
« stable au four ».

La pectine LM, pour faire des confitures allégées, des yaourts aux fruits ou des barquettes.

3.3. Les carraghénanes (E407)

3.3.1. Origine des carraghénanes

Il y a plus de 600 ans, les Irlandais récoltaient l’« Irish Moss » ; il y a très longtemps également, on récoltait le « Pioca » en Bretagne.
Ces algues, principalement Chondrus crispus, étaient introduites dans du lait, que l’on faisait bouillir avec du sucre ; au refroidissement, on obtenait une sorte d’entremet, un dessert appelé blancmanger.
Aujourd’hui, on récolte Chondrus crispus en France et au Canada ; quant aux Gigartina, elles viennent du Maroc et d’Amérique du Sud. Les espèces Kappaphycus alvarezii sont cultivées aux Philippines et en Indonésie, Eucheuma denticulatum aux Philippines, en Indonésie et en Tanzanie.

3.3.2. Structures et propriétés des carraghénanes

Du fait de la grande variété d’algues dont elles peuvent être extraites, il existe des variantes dans les structures des carraghénanes, déclinées
à partir d’une structure de base.

Comment gélifient les carraghénanes ?
Les carraghénanes peuvent être classées en κ-, ι- et λ-carraghénanes – presque toujours combinées dans les algues. Ce sont des chaînes de galactoses sulfatés.
* Les κ-carraghénanes comportent un sulfate (SO3-) toutes les deux unités galactose ;
* les ι-carraghénanes en comportent deux, et
*les λ-carraghénanes trois.

On remarquera également que seules les λ-carraghénanes ne comportent pas de « pont anhydro ».
Après cuisson, lors du refroidissement, les structures chimiques des carraghénanes κ et ι leur permettent de s’organiser en trois dimensions de manière à former des gels, en particulier grâce aux ponts anhydro. Ce sont ces ponts qui leurs permettent d’adopter des structures de chaînes en doubles hélices. Les doubles hélices des κ-carraghénanes peuvent se
rapprocher l’une de l’autre alors que celles des ι-carraghénanes ont du mal à le faire. Quant au λ-carraghénanes, n’ayant pas de pont anhydro, ils restent à l’état pelote et ne gélifient pas.

Les structures des carraghénanes leur permettent ou non de gélifier.
3.3.3. Les carraghénanes comme additifs

Les carraghénanes peuvent être utilisées dans les viandes pour texturer les pâtés, saucisses et surimis . Elles peuvent être utilisées seules ou en associations avec la caroube pour faire des jellies , ces desserts à l’eau, souvent très colorés, qui font les délices des enfants dans le monde
entier (sauf en France !).

Les carraghénanes sont souvent utilisées dans le lait pour donner des desserts laitiers. En effet, il y a une synergie entre les carraghénanes
et la caséine  
, principale protéine du lait : l’association des deux molécules est particulièrement efficace. À chaud (au-dessus de 60 °C pour le lait), les molécules de carraghénanes et caséine   sont individualisées.

La synergie du carraghénane avec la caséine   se traduit par un dosage moindre dans le lait (0,5 %) pour obtenir la même structure que dans l’eau (1 %).

Lorsqu’on refroidit le mélange, les carraghénanes adoptent une structure tridimensionnelle en double hélice et s’unissent à la caséine   pour former un gel très complexe et très volumineux , qui explique la synergie entre
carraghénanes et caséine  .
Ce couplage efficace carraghénane-caséine   est également mis à profit dans des crèmes desserts, des flans, des mousses ou des laits cacaotés.

Pour ces derniers, il faut en particulier éviter la sédimentation du cacao (les grains de cacao étant plus denses que l’eau) ainsi que le crémage   de la matière grasse (la crème   du lait remonte à la surface). Et c’est difficile,
parce qu’il faut apporter une structure qui permette de maintenir les grains de cacao en suspension dans le lait, sans dénaturer la texture de la boisson.

L’ajout de gélifiants comme les carraghénanes permet de maintenir le cacao en suspension dans le lait.

  Texturer les aliments : une affaire de chimiste… et d’artiste ?

Le panel de choix parmi des agents de texture connus est immense ; et nous n’avons parcouru que ceux de structure polysaccharidique qui
permettent d’épaissir ou de gélifier des préparations alimentaires. Comme nous l’avons vu, la nature, à elle seule, est à même de nous fournir assez de molécules, largement majoritaires parmi l’ensemble des additifs que nous trouvons dans nos produits achetés au supermarché, et qui se cachent derrière ces si mystérieux et inquiétants E401, E407, E440…
Mais comment les choix se font-ils parmi tant d’agents de texture à disposition de l’industriel ? Cela dépend de l’interaction de l’additif avec le milieu (lait, eau, viande, fruit, milieu neutre ou acide), et du comportement
qui en résulte ; cela dépend de son comportement durant le procédé de fabrication ; et cela dépend bien sûr de la texture recherchée…
Un seul texturant répond rarement à tous ces facteurs à la fois : on a souvent recours à un mélange de texturants, tel le peintre qui cherche le bon mélange parmi des pigments de base – couleurs, tenue sur le tableau –, afin d’obtenir la nuance recherchée. Ou tel le parfumeur ui marie des essences pour atteindre le parfum désiré, qui ne vire pas sur la peau,
qui sera soit capiteux ou épicé, soit léger et frais pour une jeune fille. Ici, le chimiste se sert de textures fondamentales, qu’il mélange pour composer la texture idéale… un véritable « pianiste » de cuisine ! Note
à note, avec ses instruments de cuisine – les molécules que lui offre la nature –, il cherche la bonne harmonie, la texture nouvelle qui séduira
les gourmands.

Notes

[1] ( Les polysaccharides (parfois appelés glycanes ou polyosides) sont des polymères constitués par l’enchaînement de plusieurs
unités appelées « oses », molécules de la famille des sucres (comme le glucose, le fructose, le mannose etc.). Les polysaccharides les plus
répandus du règne végétal sont la cellulose et l’amidon, tous deux
polymères du glucose.)

[2] La rhéologie (du grec rheo=couler et logos = étude) est la science qui étudie la déformation et l’écoulement de la matière sous l’effet d’une contrainte appliquée. Elle étudie ainsi des propriétés telles que la viscosité, la plasticité,l’élasticité, …