Carraghénane

Définition

Un carraghénane, ou une carraghénine, appartient à la famille de gélifiants ou épaississants extraits de certaines algues, en particulier les algues rouges et utilisés industriellement surtout pour la fabrication de produits lactés ou la création de carragélose contre le rhume.

L'algue rouge Chondrus crispus contient 55 % de carraghénane :

Le goémon blanc frisé Chondrus crispus est récolté manuellement pour l'extraction de carraghénane.

Explications

Un carraghénane est donc un galactane fortement sulfaté extrait des algues rouges. Les carraghénanes ont la propriété de former des gels.

Origines et généralités

Le carraghénane ou plus exactement les carraghénanes (puisqu'il s'agit d'un mélange de plusieurs dérivés de galactose), remplissent les trous de la structure cellulosique des parois cellulaires de certaines algues de plusieurs familles de Rhodophycées. Chondrus crispus, le producteur traditionnel d'algues de carraghénane, connu sous le nom de "mousse d'Irlande", est petit et vit dans les eaux froides, étant distribué sur la côte nord-atlantique.

Ces algues sont traditionnellement utilisées en Irlande depuis au moins 600 ans pour préparer des desserts lactés, simplement en les faisant bouillir dans du lait pour libérer les carraghénanes.

Au 18^ème siècle, les Irlandais ont émigré aux États-Unis. Ils ont trouvé des algues similaires qui pourraient également être utilisées pour les mêmes applications. Le nom de carraghénane provient de la place de Carrageen (Carragheen ou Carrigeen), dans le comté de Waterford, en Irlande. Cependant, le nom de l'endroit vient probablement d'une expression gaélique ancienne pour désigner l'algue, "cosáinín carraige". Le nom "furcélérane" était autrefois utilisé pour le carraghénane obtenu à partir de Furcellaria, mais est actuellement en désuétude, puisqu'il s'agit du même produit.

Le carraghénane a été obtenu pour la première fois sous forme pure en 1844, par extraction en milieu alcalin et précipitation à l'alcool, système encore utilisé entre autres. Dans les années 1930 a commencé sa production industrielle aux États-Unis, qui s'est développée au cours de la Seconde Guerre mondiale, n'ayant pas d'approvisionnement en agar du Japon. Dans l'Union européenne, il correspond au code de l'additif alimentaire E407 sur les emballages des produits alimentaires.

Types

Il y a trois types importants de carraghénane, chacun désigné par une lettre grecque kappa, lambda et iota.

Chondrus crispus produit un carraghénane qui est un mélange des carraghénanes kappa et iota. Les carraghénanes sont également obtenues en récoltant l'algue Furcellaria fastigiata sur les côtes européennes de l'Atlantique Nord, de Phyllophora nervosa en mer Noire, d'algues du genre Hypnea sur les côtes du Brésil, et de Gigartina en Argentine et au Pérou.

Ces algues sont grandes. Depuis les années 1980, une partie très importante de la production mondiale de carraghénane est obtenue par des cultures d'algues des espèces Kappaphycus alvarezii et Eucheuma denticulatum dans les zones côtières des Philippines et de l'Indonésie. Ces algues sont récoltées tous les trois mois.

L'algue Euchema spinosum produit un carraghénane dans lequel prédomine le carraghénane iota, de même que E. isiforme et E. uncinatum. Les algues Euchema cottonii, E. striatum, E. procrusteanum, E. procrusteanum et E. speciosum produisent un carraghénane dans lequel le carraghénane kappa prédomine.

✅ Chez les Rhodophytes de l'ordre des Gigartinales, plusieurs types de carraghénanes diffèrent par leur composition et leur conformation, ce qui entraîne une large gamme de propriétés rhéologiques et fonctionnelles. Les carraghénanes sont utilisés dans diverses applications commerciales comme agents gélifiants, épaississants et stabilisants, en particulier dans les produits alimentaires tels que les desserts glacés, le lait au chocolat, le fromage cottage, la crème fouettée, les produits instantanés, le yogourt, les gelées, les aliments pour animaux de compagnie et les sauces. Outre ces fonctions, les carraghénanes sont utilisés dans les formulations pharmaceutiques, les cosmétiques et les applications industrielles telles que l'exploitation minière.

Le carraghénane est extrait de cette algue de deux manières. En extraction native, les algues sont transformées en une solution aqueuse et le résidu est filtré, laissant du carraghénane presque pur. La méthode alcaline modifiée est moins coûteuse et plus facile. Les algues sont mélangées dans une solution alcaline, laissant un mélange de carraghénane et de cellulose qui peut être vendu comme carraghénane semi-raffiné.

Structure

Les carraghénanes sont formés par des unités de galactose et/ou d'anhydrogalactose, sulfatées ou non, liées par des liaisons alternées a 1–3 et b 1–4. Le poids moléculaire est normalement de 300 000 à 400 000. La longueur de la chaîne est importante, car en dessous de 100 000 poids moléculaires, le carraghénane n'est pas utile en tant qu'agent gélifiant. Selon le degré de sulfatation, les positions des groupes sulfate et la présence de groupes anhydrogalactose, il existe plusieurs types de carraghénane, avec des propriétés telles que des hydrocolloïdes nettement distincts. Plus la proportion de groupes sulfate est grande, plus la solubilité est grande et plus la proportion de groupes anhydrogalactose est grande, plus la solubilité est faible. Bien qu'il existe environ une douzaine de types, les plus importants sont les carraghénanes k, i et l.

La carraghénine k est formée par des unités alternées de galactose avec un groupe sulfate sur des unités de carbone 4 et d'anhydrogalactose sans sulfatation.

Le carraghénane i est constitué d'unités de galactose alternées avec un groupe sulfate sur le carbone 4 et d'anhydrogalactose avec un groupe sulfate sur le carbone 2.

La carraghénine l est constituée d'unités de galactose alternées avec un groupe sulfate sur le carbone 2 et l'anhydrogalactose avec deux groupes sulfate, l'un sur le carbone 2 et l'autre sur le carbone 6.

Le k-carraghénane et l'i-carraghénane sont tous deux capables de former des gels. À haute température, les chaînes sont déroulées et disposées au hasard. Lors de l'abaissement de la température, les chaînes de polysaccharide sont associées par des liaisons hydrogène formant des doubles hélices, laissant de côté les groupements sulfate et les ponts de l'anhydrogalactose. Ces interactions ne sont généralement pas suffisantes pour former un gel, car les charges des groupes sulfate provoquent la répulsion des hélices. Selon la présence d'ions neutralisant les sulfates et le type de carraghénane, les hélices peuvent être regroupées une fois formées, produisant d'abord la formation du gel, dans lequel les zones désorganisées sont celles qui retiennent la plus grande partie de l'eau, et finalement le compactage du gel et de la synérèse.

Propriétés

Les carraghénanes sont solubles à chaud, à des températures de l'ordre de 80 °C, et restent en solution par refroidissement, s'ils sont sous forme de sel de sodium. Les gels de carraghénane sont thermiquement réversibles. À pH neutre, le chauffage ne l'affecte pratiquement pas, bien que les chaînes soient cassées par hydrolyse lorsqu'elles sont chauffées dans un milieu acide, en particulier en dessous de pH 3,5.

Les propriétés rhéologiques, et en particulier la capacité à former des gels, varient grandement en fonction du type de carraghénane. Le l-carraghénane, celui qui a la teneur en sulfate la plus élevée et par conséquent la plus grande charge négative, n'est pas capable de former des gels par lui-même. Il forme des solutions pseudoplastiques, avec un comportement non newtonien en termes de viscosité. La viscosité dépend du type spécifique, mais elle est relativement non influencée par la présence de sels.

Le k-carraghénane, au contraire, forme des gels rigides et cassants, semblables à ceux de l'agar, en présence d'ions potassium. Ils sont plus opaques que l'agar, mais la transparence augmente en présence de sucre. Ces gels sont très enclins à la synérèse, d'autant plus élevée que la concentration de potassium est élevée, et ne résistent pas à la congélation/décongélation, la synérèse étant encore plus importante en présence d'ions calcium. Les propriétés de ces gels s'améliorent grandement s'ils sont formés en présence de gomme de caroube, lorsque les hélices du k-carraghénane sont associées aux régions non ramifiées de la gomme de caroube. La gomme konjac agit également de la même manière, mais pas les autres. Le K-carraghénane est utilisé à des concentrations comprises entre 0,02 % et 2 %.

L'i-carraghénane forme des gels en présence d'ions calcium, des gels élastiques, sans tendance à la synérèse et qui résistent au gel. Ce type de carraghénane améliore les propriétés des gels d'amidon, évitant la synérèse et permettant d'obtenir des gels beaucoup plus résistants. Il permet également d'obtenir une "sauce béchamel", qui solidifie le froid et peut être facilement découpée en morceaux de la taille et de la forme appropriées, et qui fond lorsqu'elle est chauffée.

Controverse

Le carraghénane E407 (ou carraghénine) a fait l'objet de nombreuses études du régime alimentaire à long terme dans des conditions réglementaires définies sur la voie de sa situation réglementaire mondiale actuelle. Alors que certains indiquent que le carraghénane traverse sans danger les voies intestinales des rats de laboratoire lorsqu'il s'agit d'un ingrédient alimentaire, d'autres études chez les animaux ont observé des maladies telles que la colite, l'ulcère; la production d'allergies, ralentissant la croissance, peut diminuer l'absorption des minéraux essentiels et favoriser la production de tumeurs.

Dans l'Union Européenne, le E407 n'est pas accepté comme additif dans les aliments pour bébés de moins de trois mois et demi depuis 1992. Dans les conclusions de la commission qui l'a étudié, il est indiqué que, sans preuve directe de préjudice, d'autres études sont nécessaires en raison de la protection spéciale de ce groupe, car il ne peut être exclu, indéniablement, que carraghénane peut avoir un effet sur le système immunitaire des enfants. Le Comité scientifique de l'alimentation humaine de l'Union Européenne, en 2003, réaffirme les conclusions, en raison de l'absence d'études suffisantes, admettant son utilisation chez les enfants et les adultes à partir de l'âge de 16 semaines.

Le point culminant de la controverse sur ce sujet, se pose en 2001, après la revue faite par le Dr Joanne K. Toba cman sur la littérature scientifique liée à la salubrité du carraghénane, concluant que, à la fois sous forme dégradée et non-dégradée, la carraghénine est associée à l'apparition d'ulcérations anormales et de masses tissulaires (néoplasmes).

Depuis lors, une position définitive n'a pas été atteinte, bien que les carraghénanes soient admis aux États-Unis et en Europe en tant qu'additifs alimentaires non restreints (à l'exception des produits précités pour les bébés de moins de 14 semaines), et il existe quelques études qui affirment le contraire, que les carraghénanes renforcent le système immunitaire et inhibent la formation de tumeurs. En tout cas, le débat sur cette substance se poursuit aujourd'hui.

En rapport avec "carraghénane"

• agar

  

  L'agar est un polymère linéaire, composé de galactose, extrait de certaines algues rouges phycocolloïdes (Rhodophyta).

• agar-agar

  

  Un agar-agar est un polysaccharide complexe extrait d'une algue marine, servant à la fabrication des milieux de culture solides utilisés en laboratoire...

• agaropectine

  

  Une agaropectine est une molécule de la famille des agars, de composition très voisine de l'agarose mais davantage sulfatée et non gélifiante.

• agarose

  

  L'agarose est un polymère de la famille des agars, à très haut pouvoir gélifiant, très peu sulfaté et constitué par la répétition régulière d'un motif...