Les polysaccharides de plantes : Les galactomannanes
De nombreuses graines de légumineuses contiennent des galactomannanes. Parmi ceux-ci, les «gommes» de guar et de caroube sont les plus utilisées. Elles sont connues depuis l’Antiquité pour leurs propriétés épaississantes. Les Égyptiens, par exemple, utilisaient la caroube pour encoller les bandelettes des momies. Les graines de caroube, de taille et poids constants, servaient aussi d’unités en joaillerie, pour mesurer le poids d’or contenu dans un alliage (1 carat = 0,2 g). Utilisées pendant des siècles de façon empirique, ces gommes n’ont connu un développement industriel qu’au début du XXe siècle pour la caroube et à partir des années 1950 pour le guar.
Origines cellulaire et botanique
Les galactomannanes des graines constituent des réserves utilisables par l’embryon lors de la germination. Ces molécules sont stockées dans les parois des cellules de l’albumen. L’albumen, tissu nourricier, se présente
sous forme de deux calottes sphériques de couleur crème (fig. 334) entourant l’embryon ou germe, ce sont les « splits », riches en galactomannanes.
La gomme de caroube est extraite de l’albumen de Ceratonia sHiqua. Ce sont des arbres à feuilles persistantes de la famille des césalpinacées, très répandus autour du Bassin méditerranéen (Afrique du Nord, Moyen-Orient, Turquie, Grèce, Italie, Espagne et Sud de la France). Les fruits sont des gousses mesurant de 10 à 20 cm de long et de 2 à 4 cm de large. Les graines ovales et brunes, à tégument très coriace, mesurent de 8 à 9 mm de long.
La gomme de guar est extraite de l’albumen de Cyamopsis tetragonolobus. Il s’agit d’une plante annuelle de la famille des césalpinacées, originaire de l’Inde et du Pakistan. On la cultive également aux États- Unis. Les graines arrondies mesurent en moyenne 4à5 mm et sont contenues dans des gousses.
Caractéristiques moléculaires
Les galactomannanes forment des chaînes d’unités de b-D-mannose liées galactomannanes. entre elles par des liaisons B (1-4). Ces chaînes sont substituées latéralement par des unités a-D-galactose liées à l’axe de mannose par des liaisons a (1-6). Les galactomannanes de guar et de caroube se différencient par le nombre d’unités galactose branchées par rapport aux unités mannose : 1 sur 2 chez le guar, 1 sur 4 chez la caroube. Il s’agit ici d’une répartition statistique car les unités galactose ne sont pas réparties uniformément le long de la chaîne mais constituent des blocs, en particulier chez la caroube, où les macromolécules présentent une alternance de zones lisses et de zones substituées.
Les propriétés des galactomannanes
Les galactomannanes de caroube et de guar sont des épaississants purs comme les alginates. Ils forment des solutions dont la viscosité augmente avec la masse et la concentration moléculaire et diminue de façon réversible avec l’élévation de la température. Les viscosités des solutions de guar ou de caroube sont du même ordre de grandeur. Ces solutions ont un comportement pseudoplastique: la solution paraît figée au repos mais devient souple avec agitation.
Les galactomannanes de guar étant très substitués, ils sont solubles dans l’eau froide, tandis que ceux de caroube ne sont solubilisés qu’à une température de 80 °C. Les premiers sont instables en milieu acide, tandis que les seconds sont stables. Par ailleurs, l’existence de zones lisses dans les molécules de caroube permet la formation de gels mixtes par synergie avec les carraghénanes et les xanthanes ; cela donne de gels élastiques et cohésifs.
Les procédés d’extraction
Les procédés sont les mêmes pour les graines de caroube ou de guar. La première étape consiste à fabriquer une farine à partir des graines; celles-ci sont décortiquées et les germes sont séparés de façon à récupérer les splits d’albumen qui sont ensuite broyés. La deuxième étape permet d’extraire les galactomannanes à partir des farines. On effectue une solubilisation dans de l’eau chaude; les résidus insolubles sont éliminés par filtration sur terre et la solution clarifiée est précipitée par de l’alcool isopropylique. Le coagulum est lavé dans l’alcool, pressé, séché, broyé finement, puis tamisé.
Utilisations des galactomanannes
Les galactomannanes de guar (E412) et de caroube (E410) sont utilisés comme agents de texture, épaississants et stabilisants, principalement dans l’industrie alimentaire. Ils sont employés seuls ou, le plus souvent, associés à d’autres hydrocolloïdes. On les retrouve dans les sauces, émulsions et assaisonnements divers, les soupes et potages, dans les produits laitiers, où ils donnent une bonne onctuosité et sont souvent associés à des gélifiants (crèmes desserts, sorbets et crèmes glacées). Ils sont utilisés dans la conservation des produits à base de viande, où ils assurent la rétention d’eau et évitent la synérèse (charcuterie, produits carnés pour animaux). De même, les pâtisseries et viennoiseries auxquelles on les ajoute ne rassissent pas. Ils sont utilisés aussi dans les produits en poudre « instantanés ».
L’extrait de guar, étant soluble et épaississant à froid, est utilisé dans les produits sans cuisson. Il supporte très bien les cycles de congélation/décongélation. Par contre, il est instable à pH acide, donc déconseillé pour les préparations de fruits acides, à l’inverse de l’extrait de caroube.
L’extrait de caroube peut être utilisé en synergie avec les carraghénanes 1 ou k ou encore avec la xanthane pour donner des gels élastiques. On les retrouve dans de nombreuses formulations alimentaires, mais aussi dans des produits cosmétiques et pharmaceutiques, dans les désodorisants d’atmosphère, les pesticides et les boues de forage.
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