Agar agar Carte d’identité Nom : Agar agar Formule brute : (C12H18O9)x Nom alimentaire : E 406 dans la liste des additifs alimentaires Provenance : Algues rouges de la famille des Gracilariacées Constitution : L’agar pur est constitué de deux polysaccharides : l’agarose et l’agaropectine (voir le descriptif pages suivantes) Propriétés : - Soluble dans l’eau chaude - Produit gélifiant ¤ Gélification à partir de 35°C ¤ Liquéfaction à partir de 80°C - Thermoréversibles Histoire Dans les années 1650, au Japon, le seigneur Daimyo laissa refroidir son tokoroten (bouillon d'algues) à l'extérieur. Or, lorsqu’il retourna le chercher, il le retrouva congelé. Il le réchauffa alors, et le tokoroten se transforma en gel solide et translucide. Le kanten (encore appelé agar-agar ou agar) était découvert. 26 Les utilisations de l’agar agar Très utilisé dans l’alimentation pour ses propriétés gélifiantes, il possède l'avantage d'être peu calorique. Il est une alternative végétarienne et naturelle à la gélatine animale (son utilisation dans le domaine alimentaire s’est accélérée en Europe à partir de la crise de la vache folle), avec un résultat plus ferme. Dans le domaine scientifique, ce gélifiant sert à réaliser des prises d'empreintes pour différentes applications allant de l'archéologie à la dentisterie. C'est un matériau qui se liquéfie au-dessus de 80 °C et gélifie en refroidissant. En microbiologie il sert de gélifiant pour les cultures in vitro de tissus végétaux ou animaux. Il est également utilisé en chimie pour la création de jonctions électrolytiques (ou « ponts ioniques ») dans les piles. Ce support gélifié est baigné le plus souvent par une solution de chlorure de potassium (KCl), ces ions n'interférant qu'avec peu de couples rédox. Il peut aussi servir de milieu de nécessitant très peu de perturbation. 27 7 croissance de cristaux Structure de l’agar agar C’est un mélange de deux polymères* : les polysaccharides* agarose et agaropectine. 1 - L’agarose est un polymère formé par la répétition d’un très grand nombre, n, de monomères* agarose pour former la structure suivante : Polymère : Substance composée de molécules caractérisées par la répétition, un grand nombre de fois, d'un ou de plusieurs atomes ou groupes d'atomes (le Monomère). Polysaccharide : Sucre complexe composé de plusieurs molécules de sucres simples On peut aussi représenter une portion du polymère : 2 - L’agaropectine est un polymère qui reprend la même répétition de monomères que l’agarose ci-dessus, mais avec quelques groupements sulfate –SO3- et/ou pyruvate –CH2–CO–COO- à la place de l’atome d’hydrogène de certains groupes hydroxyles comme représenté en vert sur le schéma ci-dessous : Caractères hydrophiles et hydrophobes de l’agar-agar L’agarose et l’agaropectine sont constitué de groupes –CH2–O– fortement hydrophobes (qui n’ont pas d’affinité pour l’eau). Les groupements sulfate et pyruvate de l’agaropectine sont hydrophiles (qui ont une affinité pour l’eau) du fait de leur caractère polaire. Cette double propriété va permettre d’expliquer la gélification de l’agar agar. 28 La gélification Définition du dictionnaire Larousse : Un gel est un liquide emprisonné dans un réseau. Ce réseau peut être composé de protéines* (ex : gélatine, protéines de l'œuf, etc.…) ou de polysaccharides* (agar-agar, carraghénane, etc.….). Acides aminés : Acide organique comprenant un groupe acide Les protéines sont de très longues chaînes du type carboxylique (COOH), une fonction aminée (NH2). Leur d'acides aminés attachés les uns aux autres par formule générale est H2N–CH–R– OOH, où R représente un une liaison chimique, dite liaison peptidique. radical organique propre à chaque acide aminé considéré. Dans le domaine des algues, il existe 3 types de gélification en fonction du gélifiant employé : - la gélification des carraghénanes : Le carraghénane est un polysaccharide extrait d'algues rouges servant d'agent d'épaississement et de stabilisation dans l'industrie alimentaire. Les carraghénanes permettent de former des gels à chaud (jusqu'à 60 °C) comme l’agar agar. - la gélification des alginates : les alginates sont des polysaccharides obtenus à partir d'une famille d'algues brunes : les laminaires ou les fucus. - la gélification de l'agar agar : C’est celle que nous allons étudier Ce sont principalement les agaroses avec leurs groupes hydrophobes qui sont les responsables de la gélification. Représentation symbolique d’un polymère d’agar agar : Groupes hydrophiles éventuellement présents Agarose ou Agaropectine Polymère Groupes hydrophobes Etape 1 : Mise en solution de l’agar agar – Obtention d’une solution aqueuse d’agar agar L’agar agar solide est sous la forme de petits grains constitués des polymères enroulés sur euxmêmes. Lorsqu’il est mis en solution dans l’eau les polymères se déroulent et s’étirent. Au niveau macroscopique on obtient ceci : Etape 1 : pelote de polymères désordonnés juste après la mise en solution. L’agar agar est alors en solution aqueuse 29 Etape 2 : formation des « hélices » de polymères croisés – obtention d’un gel liquide Lorsqu’on chauffe la solution, ce qui améliore la dissolution, à partir de 35°- 40°C deux polymères se rapprochent de façon parallèle pour isoler leurs groupes hydrophobes et expulser les molécules d’eau entre eux. Ces groupes se tournent vers l’intérieur et permettent un rapprochement des polymères comme sur le schéma ci-dessous. A l’occasion du rapprochement des polymères, des liaisons hydrogènes* se créent entre eux. Ces polymères liés se croisent et adoptent une structure en hélice (voir ci-dessous la représentation macroscopique) pour former des fibres assez grosses qui vont transformer la solution en gel liquide. Remarque : si on chauffe au-delà de 80°C le gel se liquéfie à nouveau. 30 Au niveau macroscopique on obtient ceci : Etape 2 : Avec les liaisons hydrogènes les polymères adoptent une structure en hélice. L’agar agar est alors sous la forme d’un gel liquide Etape 1 : Agar agar en solution aqueuse Etape 3 : agrégation des « hélices » par refroidissement – obtention d’un gel solide Lors du refroidissement de la solution, vers 40°C, les hélices vont se lier pour former des agrégats au sein desquels l’eau sera « emprisonnée » (voir schéma ci-dessous), le gel devient solide. Au niveau macroscopique on obtient ceci : Remarque : les gels d’agar agar sont thermoréversibles. On peut donc les gélifier puis liquéfier à répétition sans pour autant diminuer leur qualité. Cette propriété est due aux liaisons qui se créent entre certaines hélices et qui vont pouvoir être cassées facilement. Résumé : 31