II) La gélification
La gélification est un phénomène complexe que l'on peut définir très simplement par "transformation en gel". Mais cela serait trop facile, c'est pourquoi nous allons vous fournir, dans cette deuxième partie de notre TPE, une explication claire, nette et précise sur la naissance des bonbons, pâtisseries, etc...
Nous allons développer deux exemples : la gélatine animale et le gélifiant "agar-agar". Puis nous en concluerons un cas général et nous finirons par un lexique donnant des explications sur les mots suivis d'un *.
A) CAS DE LA GELATINE ANIMALE
Cette dernière se présente, avant transformation, sous la forme d'une plaquette transparente solide, comme dans notre cas (nous l'avons achetée en grande surface).
Pour créer notre gélatine, il faut réchauffer de l'eau pour dissoudre cette plaquette dedans. Mais pourquoi donc ?
Tout d'abord, revenons à la base : la gélatine animale est constituée principalement de collagène*, une fibre contribuant à la résistance de la peau des Hommes et des animaux ; c'est cette rigidité que l'on retrouve dans la texture du gel final. Cette protéine est constituée d'acides aminés qui, lorsque introduits dans l'eau, se découpent en des milliers de morceaux sous l'action de l'hydrolyse*. Malgré tout, les particules découpées sont suffisamment petites pour que le mélange demeure homogène.
Composition du collagène et ses trois brins de tropocollagène
Ensuite, ces polymères réagissent avec les molécules d'eau présentes dans le solvant. Grâce à des micelles*, les différentes macromolécules se fixent entre elles. Pendant le refroidissement de la solution, elles forment ainsi des chaînes qui sont associées 2 à 2 grâce à des liaisons hydrogènes.
Par la suite, ces agencements s'allient et forment un réseau en trois dimensions. Ce dernier permet l'emprisonnement du liquide non pas dans les chaînes mais dans le squelette formé par celles-ci. Nous avons donc un liquide enfermé dans une structure solide, soit une solution colloïdale donc un gel. La stabilité de la solution est assurée grâce à l'équilibre entre les interactions répulsives et attractives exercées par les particules.
Schéma de la gélification
B) CAS DE L'AGAR-AGAR
Ce produit 100% naturel provient d’algues rouges et pourrait être une excellente alternative à la gélatine animale grâce à ses propriétés amincissantes, médicinales et tout simplement gélifiantes.
Celle que nous avons en notre possession se présente sous la forme d'une poudre blanche. Nous allons donc introduire cette poudre blanche dans de l'eau aux alentours de 40°C, température idéale de gélification de ce produit d'origine végétale.
D'un point de vue chimique, l'agar-agar est composé de 2 polysaccharides :
- D'une part, l'agarose qui est le composé actif de l'agar-agar, qui est hydrophobe et responsable de l'action gélifiante.
- D’autre part, l'agaropectine qui possède la même structure de base que l'agarose mais qui est hydrophile.
Composition de l’agar-agar
Maintenant place à la description du phénomène de gélification.
Après avoir versé la poudre d'agar-agar dans l’eau, nous introduisons des molécules de saccharose qui vont jouer le rôle de micelle*. Ensuite, chaque grain d’agar-agar gonfle et se gorge d'eau. Les macromolécules s'hydratent et s'individualisent : elles sont désorganisées. Le polymère est sous la forme d'une pelote. C'est l'état "sol".
Puis, à froid, les polymères d'agarose et d'agropectine se déroulent et se fixent entre eux grâce à leurs zones hydrophobes ou hydrophiles qui s’attirent. Ainsi est formé un polymère à l’état de doubles hélices. Ceux-ci sont associés pour former un réseau et ils sont liées par des liaisons relativement faibles. Le gel est alors élastique. Il s'est formé un réseau tridimensionnel capable d'emprisonner une très grande quantité de liquide. C'est cette propriété de gélification par l'agar-agar qui permet de déstructurer un aliment ou une préparation sous la forme de gel. C'est l'état "gel".
Enfin, le gel devient plus résistant et cassant. Les liaisons hydrogènes se sont solidifiées entre les chaînes de polymères. Le gel a fini par se contracter et a expulsé une partie de la phase liquide : c'est la synérèse. C'est l'état "gel rigide".
Nous relevons également le fait que le gel d'agar-agar est thermoréversible, c'est-à-dire qu'on peut le liquéfier et gélifier de manière répétitive sans diminution de quantité.
Schéma résumant la gélification de l’agar-agar
C) CAS GENERAL
Ainsi, nous pouvons remarquer que le phénomène de gélification est commun à toutes les espèces qui possèdent ce
pouvoir. La variété des produits finaux vient donc de la modification de trois catégories d’éléments :
- Tout d’abord, l’hydrocolloide* utilisé. Celui-ci est-il d’origine animale ou végétale ? Quelle est sa composition ?
- Puis, les conditions de l’environnement dans lesquelles se déroule la gélification. Quelle est la température du solvant ? Son PH ? Quelle est la durée de gélification ?
- Enfin, la réaction des macromolécules. Quelle forme vont-elles adopter ? Quelle sera leur rigidité au final ?
Par l’intermédiaire de ces conditions, la texture, la résistance (mesurée par le bloom*) ou encore la conservation de la gélatine formée varieront.
Pour vérifier ce « cas général », nous vous proposons de vous diriger vers la partie des expériences.
Lexique
- Tout d’abord, l’hydrocolloide* utilisé. Celui-ci est-il d’origine animale ou végétale ? Quelle est sa composition ?
- Puis, les conditions de l’environnement dans lesquelles se déroule la gélification. Quelle est la température du solvant ? Son PH ? Quelle est la durée de gélification ?
- Enfin, la réaction des macromolécules. Quelle forme vont-elles adopter ? Quelle sera leur rigidité au final ?
Par l’intermédiaire de ces conditions, la texture, la résistance (mesurée par le bloom*) ou encore la conservation de la gélatine formée varieront.
Pour vérifier ce « cas général », nous vous proposons de vous diriger vers la partie des expériences.
Lexique
Solution colloïdale : gel obtenu après dissolution puis réchauffement de la feuille de gélatine dans de l’eau.
Le collagène est un des principaux constituants de la gélatine. C’est une fibre qui constitue les tissus conjonctifs, et une glycoprotéine fibreuse dont le rôle peut-être comparé à une armature. En effet, ce collagène est constitué d’acides aminés responsables de la rigidité locale du gel : la proline et l’hydroxyproline.
Le bloom est la force maximale mesurée lors de la pénétration d’un cylindre standardisé de ½ pouce de diamètre à une profondeur de 4 mm et avec une vitesse de 1mm/seconde dans un gel à 6,67 % maturé pendant 18 heures à 10°C dans un flacon spécifique.En clair, il permet de qualifier la force du gel, c'est à dire sa résistance à la pénétration d’un objet dans le gel.
Une micelle est un groupe de molécules possédant une tête polaire hydrophile dirigée vers le solvant et une chaîne hydrophobe dirigée vers l'intérieur. Une micelle mesure de 0,001 à 0,300 micron.
Une hydrolyse est une décomposition d'un corps par l'action de l'eau.
Les hydrocolloïdes sont des agents de texture qui apportent au produit sa structure (l’ossature du produit) et qui se traduit sur le plan sensoriel par sa texture. Ils sont utilisés pour obtenir des produits visqueux à gélifiés. Ces hydrocolloïdes sont des macromolécules hydrosolubles qui, en solution aqueuse, gênent la mobilité de l’eau.
Le tropocollagène est l'unité fondamentale du collagène. Il s'agit d'une glycoprotéine formée par l'enroulement
de 3 hélices.
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