Revue/Account
La
relation
structure
chimique–proprie
´te
´s
physiques
des
galactomannanes
extraits
de
la
caroube
Relationship
between
chemical
structure
and
physical
properties
in
carob
galactomannans
Se
´bastien
Gillet
a,
*,
Christophe
Blecker
b
,
Michel
Paquot
a
,
Aurore
Richel
a
a
Unite
´de
chimie
biologique
industrielle
(CBI),
universite
´de
Lie
`ge–Gembloux
Agro-Bio
Tech,
passage
des
De
´porte
´s
2,
5030
Gembloux,
Belgique
b
Unite
´de
science
des
aliments
et
formulation,
universite
´de
Lie
`ge-Gembloux
Agro-Bio
Tech,
passage
des
De
´porte
´s
2,
5030
Gembloux,
Belgique
1.
Introduction
La
gomme
de
caroube,
connue
de
`s
l’E
´gypte
ancienne,
est
un
compose
´dont
l’utilisation
industrielle
remonte
au
de
´but
du
20
e
sie
`cle.
Dans
les
anne
´es
1940,
lorsque
les
restrictions
lie
´es
a
`la
guerre
rendaient
difficile
son
approvisionnement,
il
fut
ne
´cessaire
de
lui
trouver
un
substituant,
ce
qui
a
conduit
a
`l’e
´mergence
de
la
gomme
de
guar
[1].
La
gomme
de
caroube
a
retrouve
´par
la
suite
ses
lettres
de
noblesse
et
est,
a
`l’heure
actuelle
et
gra
ˆce
a
`sa
capacite
´d’auto-association,
un
additif
alimentaire
(E410)
utilise
´industriellement
pour
ses
proprie
´te
´s
texturantes
(e
´paississantes
et
viscosifiantes)
et
stabilisantes
[2].
Elle
entre
notamment
dans
la
composition
des
cre
`mes
glace
´es,
des
soupes,
des
friandises,
des
aliments
pour
be
´be
´s,
des
produits
laitiers,
des
boissons
alcoolise
´es
et
non
C.
R.
Chimie
17
(2014)
386–401
I
N
F
O
A
R
T
I
C
L
E
Historique
de
l’article
:
Rec¸
u
le
28
juin
2013
Accepte
´apre
`s
re
´vision
le
25
septembre
2013
Disponible
sur
internet
le
20
fe
´vrier
2014
Mots
cle
´s
:
Caroube
Gomme
de
caroube
Galactomannanes
Structure
chimique
Proprie
´te
´physique
Extraction
Purification
Keywords:
Locust
beans
Locust
bean
gum
Galactomannans
Chemical
structure
Physical
properties
Extraction
Purification
R
E
´S
U
M
E
´
La
structure
chimique
fine
d’un
galactomannane
de
caroube
est
e
´troitement
lie
´e
au
comportement
physique
qu’il
de
´veloppe
en
solution
aqueuse.
Trois
e
´le
´ments
de
caracte
´risation
structurale
sont
principalement
de
´crits
dans
la
litte
´rature
:
le
degre
´de
substitution
en
galactose,
la
longueur
des
chaı
ˆnes
et
la
distribution
des
unite
´s
galactose.
Cet
article
de
synthe
`se
tentera
de
mettre
en
exergue
l’impact
de
caracte
´ristiques
structurelles
diffe
´rentes
sur
des
proprie
´te
´s
physiques
telles
que
la
solubilite
´,
la
viscosite
´,
la
formation
d’hydrogels
ou
de
gels
associe
´s
a
`d’autres
saccharides.
L’impact
du
proce
´de
´
industriel
de
purification
sur
la
structure
et
les
proprie
´te
´s
physiques
est
e
´galement
de
´veloppe
´.
ß
2013
Acade
´mie
des
sciences.
Publie
´par
Elsevier
Masson
SAS.
Tous
droits
re
´serve
´s.
A
B
S
T
R
A
C
T
Carob
galactomannan
fine
chemical
structure
is
closely
related
to
the
physical
behavior
developed
in
aqueous
solution.
Three
elements
of
structural
characterization
are
mainly
described
in
the
literature:
the
degree
of
galactose
substitution,
chain
length,
and
galactose
units
distribution.
This
review
article
will
attempt
to
highlight
the
impact
of
different
structural
features
on
physical
properties
such
as
solubility,
viscosity,
formation
of
hydrogels
or
gels
in
combination
with
other
saccharides.
The
impact
of
industrial
purification
process
on
the
structure
and
physical
properties
is
also
developed.
ß
2013
Acade
´mie
des
sciences.
Published
by
Elsevier
Masson
SAS.
All
rights
reserved.
*Auteur
correspondant.
E-mail
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(S.
Gillet),
(C.
Blecker),
(M.
Paquot),
(A.
Richel).
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Rendus
Chimie
w
ww.s
c
ien
ced
irec
t.c
o
m
1631-0748/$
–
see
front
matter
ß
2013
Acade
´mie
des
sciences.
Publie
´par
Elsevier
Masson
SAS.
Tous
droits
re
´serve
´s.
http://dx.doi.org/10.1016/j.crci.2013.09.014
alcoolise
´es,
des
aliments
pour
be
´tail,
etc.
[3–12].
La
gomme
de
caroube
posse
`de
e
´galement
la
proprie
´te
´de
former
des
gels
par
association
a
`d’autres
polysaccharides
(carraghe
´-
nanes,
xanthane,
agarose,
etc.),
a
`des
concentrations
bien
infe
´rieures
a
`une
utilisation
de
ces
polysaccharides
seuls.
Il
est,
de
`s
lors,
e
´conomiquement
inte
´ressant
d’y
avoir
recours
comme
agent
co-ge
´lifiant
pour
des
applications
telles
que
les
cre
`mes
laitie
`res,
les
cre
`mes
fouette
´es,
les
cre
`mes
glace
´es
sans
lait,
le
surimi,
les
boulettes
de
viande
alle
´ge
´es,
les
analogues
de
mozzarella,
etc.
[13–16].
Dans
les
produits
de
boulangerie,
l’adjonction
de
gomme
de
caroube
pre
´vient
ou
retarde
la
re
´trogradation
des
amidons
et
des
amidons
modifie
´s
et
influe
sur
la
viscosite
´de
ces
derniers
[17].
La
gomme
de
caroube
est
e
´galement
utilise
´e
en
tant
qu’additif
pour
des
applications
non
alimentaires
dans
l’industrie
papetie
`re,
cosme
´tique,
textile
et
pharmaceutique
[4,18–21],
ou
`ses
proprie
´te
´s
d’agent
de
libe
´ration
contro
ˆle
´e
de
me
´dicament
sont
prise
´es
[22]
ainsi
que
sa
capacite
´de
co-
ge
´lification,
utilise
´e
en
encapsulation
de
principes
actifs
[23].
La
gomme
est
fabrique
´e
a
`partir
de
l’endosperme
des
graines
du
caroubier
(Ceratonia
sliliqua
L.).
Cet
endosperme
est
compose
´de
polysaccharides
de
re
´serve
(he
´micelluloses)
appele
´s
galactomannanes.
Ils
sont
constitue
´s
d’une
chaı
ˆne
principale
de
mannose
sur
laquelle
sont
greffe
´s
des
substituants
late
´raux
:
les
re
´sidus
galactosyles
(Fig.
1).
Les
galactomannanes,
une
fois
extraits
et
purifie
´s,
confe
`reront
a
`une
solution
aqueuse
de
gomme
de
caroube
les
proprie
´te
´s
texturantes
tant
recherche
´es
par
l’indus-
trie.
Les
proprie
´te
´s
physiques
de
la
gomme
en
solution
sont
intimement
lie
´es
a
`sa
structure
mole
´culaire
fine,
qui
est
elle-me
ˆme
de
´pendante
du
proce
´de
´de
fabrication
et
de
purification
de
la
gomme
de
caroube.
Il
existe
donc,
dans
la
litte
´rature
scientifique,
plusieurs
the
´ories
visant
a
`mettre
en
relation
la
structure
chimique
et
le
comportement
en
solutions
aqueuses,
et
vice
versa
[7–9,25–38].
Malheureusement,
bien
souvent,
les
seuls
parame
`tres
pris
en
compte
dans
ces
mode
`les
sont
la
masse
mole
´culaire
et
le
degre
´de
substitution
en
galactose.
Pourtant,
le
motif
de
distribution
des
re
´sidus
galactosyles
late
´raux
semble
impacter
profonde
´ment
les
caracte
´ris-
tiques
physiques
d’une
solution
de
galactomannanes.
Le
pre
´sent
article
a
donc
pour
objectif
de
re
´inte
´grer
ce
parame
`tre
a
`la
discussion,
tout
en
dressant
un
e
´tat
des
lieux,
le
plus
complet
possible,
des
relations
structures–
fonctions
des
galactomannanes
de
caroube.
2.
La
caroube
:
origine,
situation
et
description
Le
caroubier,
ou
C.
sliliqua
L.,
de
la
famille
des
Caesalpiniaceae,
est
un
arbuste
dioı
¨que
a
`feuilles
persis-
tantes
et
de
croissance
lente
[4,19].
C’est
une
essence
thermophile
cultive
´e
en
climat
me
´diterrane
´en,
mais
originaire
des
pays
arabes
[39].
Elle
est
souvent
utilise
´e
pour
lutter
contre
la
de
´forestation
et
l’e
´rosion
des
sols
[40].
Le
C.
siliqua
atteint
une
taille
de
15
a
`17
me
`tres
et
a
une
dure
´e
de
vie
de
200
a
`500
ans.
Ses
fleurs,
petites
et
rouges,
donneront
apre
`s
fe
´condation
naissance
aux
fruits
appele
´s
gousses.
La
gousse
du
caroubier,
nomme
´e
caroube,
est
compose
´e
de
pulpe
et
de
graines.
La
composition
de
la
pulpe
de
caroube
de
´pend
de
la
varie
´te
´,
du
climat
et
des
techniques
de
cultures.
Toutefois,
on
peut
avancer
que
la
pulpe
de
caroube
repre
´sente
90
%
de
la
masse
du
fruit.
Elle
est
riche
en
tanins
et
en
sucres,
dont
le
saccharose
repre
´sente
65
a
`75
%
des
sucres
totaux
[39].
Les
graines
constituent
environ
10
%
de
la
masse
de
la
gousse.
Elles
sont
compose
´es
de
trois
parties
:
la
coque
(te
´guments),
l’endosperme
et
la
radicelle.
L’endosperme
se
trouve
sous
les
te
´guments.
Il
repre
´sente
40
a
`50
%
de
la
masse
de
la
graine
[41]
et
renferme
des
polysaccharides
de
re
´serve
appele
´s
«
galactomannanes
».
Au
centre
de
l’endosperme
se
trouve
la
radicelle
(ou
embryon),
repre
´sentant
entre
15
et
30
%
de
la
masse
se
`che
de
la
graine
[41].
Celle-ci
posse
`de
une
valeur
e
´nerge
´tique
e
´leve
´e
due
a
`
son
taux
important
de
prote
´ines
principalement
solubles
dans
l’eau
et
de
lipides
majoritairement
insature
´s.
Elle
est
employe
´e
pour
la
nutrition
du
be
´tail
et
comme
aliment
die
´te
´tique
[18].
La
radicelle
contient
e
´galement
un
certain
nombre
d’enzymes
:
des
endo-1,4-
b
-mannanases,
des
a
-galactosidases
et
des
b
-mannosidases,
susceptibles
d’hydrolyser
les
galactomannanes
lors,
par
exemple,
d’un
processus
de
germination
[42].
3.
Extraction
et
purification
de
la
gomme
de
caroube
L’endosperme
de
la
graine
de
caroube
peut
e
ˆtre
extrait
et
broye
´pour
donner
naissance
a
`une
poudre
appele
´e
«
gomme
de
caroube
».
Le
proce
´de
´d’extraction
utilise
´doit
veiller
a
`ne
pas
de
´grader
les
galactomannanes
afin
que
leurs
proprie
´te
´s
technofonctionnelles
demeurent
intactes,
tout
en
garantissant
une
certaine
purete
´a
`la
gomme
obtenue.
Les
enzymes
re
´siduelles
doivent
e
´galement
e
ˆtre
Fig.
1.
Structure
des
galactomannanes
de
la
gomme
de
caroube
et
de
la
gomme
tara.
Adapte
´d’apre
`s
[24].
S.
Gillet
et
al.
/
C.
R.
Chimie
17
(2014)
386–401
387
de
´nature
´es
afin
de
ne
pas
hydrolyser
les
galactomannanes
lors
de
la
mise
en
solution
aqueuse
de
la
gomme.
La
premie
`re
e
´tape
du
proce
´de
´ge
´ne
´ral
de
fabrication
de
la
gomme
de
caroube
consiste
a
`extraire
me
´caniquement
les
graines
des
cosses
[43].
La
seconde
e
´tape,
nomme
´e
«
de
´cutilation
»,
a
pour
but
d’e
´liminer
les
te
´guments.
Quatre
proce
´de
´s
principaux
existent
:
le
traitement
chimique
a
`l’acide
[4,5,43,44]
;
le
proce
´de
´thermique
par
ro
ˆtissage
[5,44,45]
;
le
proce
´de
´me
´canique
utilisant
des
broyeurs
a
`marteaux
et
des
de
´cortiqueuses
[43]
;
le
traitement
par
trempage
et
conge
´lation
[46].
L’e
´tape
suivante
consistera
en
l’e
´limination
du
germe.
Celui-ci
sera
donc
e
´crase
´par
broyage
me
´canique
et
enleve
´
principalement
par
tamisage.
Il
ne
reste
alors
plus
que
les
endospermes
qui
seront
broye
´s
en
fines
particules
pour
obtenir
la
gomme
de
caroube
[47].
Des
traitements
de
purification
ont
ensuite
lieu
dans
le
but
d’e
´liminer
les
odeurs,
les
impurete
´s
et
les
enzymes
endoge
`nes
[9].
La
clarification,
le
processus
le
plus
re
´pandu,
consiste
en
une
solubilisation
de
la
gomme
dans
de
l’eau
[5],
de
la
soude
ou
de
l’acide
ace
´tique
[1]
suivie
d’une
e
´tape
de
filtration
[5]
ou
de
centrifugation
[1]
pour
e
´liminer
les
insolubles.
Les
galactomannanes
seront
ensuite
pre
´cipite
´s
a
`l’aide
de
solvants
tels
que
l’e
´thanol
[48],
l’isopropanol
[49–51]
ou
le
me
´thanol
[52].
La
pre
´cipitation
des
galactomannanes
peut
e
´galement
e
ˆtre
obtenue
par
la
formation
de
complexes
cuivriques
[48,53]
ou
de
baryum
[54].
La
pre
´cipitation
dans
du
tampon
borate
est
e
´galement
cite
´e
dans
la
litte
´rature
scientifique
[9,55].
L’e
´tat
de
purification
a
une
grande
influence
sur
la
composition
et
les
proprie
´te
´s
de
la
gomme
de
caroube.
Lors
de
la
clarification,
la
tempe
´rature
de
dissolution
influence
conside
´rablement
la
composition
de
la
gomme
obtenue
et
les
proprie
´te
´s
physicochimiques
qui
en
de
´coulent.
Ainsi,
une
gomme
de
caroube
purifie
´e
a
`froid
pre
´sente
des
proprie
´te
´s
significativement
diffe
´rentes
de
celle
extraite
a
`chaud
[56].
La
tempe
´rature
n’est
pas
le
seul
facteur
impactant
sur
les
proprie
´te
´s
de
la
farine
de
caroube
clarifie
´e.
La
proportion
de
solvant
utilise
´lors
de
la
pre
´cipitation
joue
e
´galement
un
ro
ˆle
important.
4.
Les
galactomanannes
de
caroube,
leurs
structures
fines
et
leurs
conformations
en
solutions
aqueuses
Les
galactomannanes
sont
constitue
´s
d’une
chaı
ˆne
principale
de
re
´sidus
D
-mannopyranoses
lie
´s
en
b
-(1!4)
sur
laquelle
se
greffent
des
re
´sidus
D
-galactopyranoses
uniques
gra
ˆce
a
`une
liaison
de
type
a
-(1!6)
(Fig.
1)
[34,57].
Cette
structure
est
base
´e
principalement
sur
les
re
´sultats
d’analyses
de
me
´thylation
et
des
expe
´riences
d’hydrolyse
partielle.
Ainsi,
la
me
´thylation
et
l’hydrolyse
subse
´quente
ge
´ne
`rent
des
solutions
mixtes
de
2,3,4,6-
tetra-O-methyl-
D
-galactose,
de
2,3,6-tri-O-methyl-
D
-man-
nose
et
de
2,3-di-O-methyl-
D
-mannose,
tandis
que
des
hydrolyses
partielles
produisent
des
disaccharides
de
6-O-
a
-
D
-galactopyranosyl-
D
-mannose
et
de
4-O-
b
-
D
-manno-
pyranosyl-
D
-mannose
[1].
Cette
structure
de
base
est
commune
´ment
admise
pour
tous
les
galactomanannes.
Trois
e
´le
´ments
vont
cependant
permettre
d’e
´tablir
leurs
structures
fines
et
ainsi
de
distinguer
les
diffe
´rents
types
de
galactomannanes
:
le
rapport
mannose/galactose,
la
distribution
des
re
´sidus
galactose
le
long
de
la
chaı
ˆne
de
mannose
et
la
longueur
des
chaı
ˆnes.
4.1.
La
composition
en
galactosyls
late
´raux
Le
rapport
mannose/galactose
(M/G)
est
ge
´ne
´ralement
de
´termine
´par
la
me
´thode
de
Blakeney
[58].
Il
peut,
en
fait,
varier
de
10
a
`1
en
fonction
de
l’espe
`ce
ve
´ge
´tale
[59].
Les
galactomannanes
constituant
une
gomme
de
caroube
brute
posse
`dent,
en
moyenne,
un
M/G
de
4.
Ce
rapport
est
toutefois
a
`nuancer
car
il
peut
varier
selon
les
conditions
de
culture
(conditions
climatiques,
composition
du
sol,
varie
´te
´
et
a
ˆge
de
l’arbre,
etc.)
et
le
proce
´de
´de
fabrication
de
la
gomme
[19,60].
La
gomme
de
guar
et
la
gomme
tara
–
deux
autres
gommes
commercialement
importantes
–
posse
`dent
un
rapport
moyen
de
2
et
3
respectivement
[61].
On
utilise
e
´galement
dans
la
litte
´rature
le
degre
´de
substitution
en
galactose
(DS
Gal
)
a
`la
place
du
rapport
M/G.
Il
correspond
a
`la
masse
de
galactose
divise
´e
par
la
masse
de
mannose
[DS
Gal
=
G/M
=
1/(rapport
M/G)].
4.2.
La
structure
fine
de
la
gomme
L’inte
´re
ˆt
commercial
porte
´aux
galactomannanes
a
de
´bouche
´sur
l’e
´tude
de
la
distribution
des
re
´sidus
D
-
galactopyranoses
sur
la
chaı
ˆne
principale
de
re
´sidus
D
-
mannopyranoses.
Malgre
´l’utilisation
relativement
anci-
enne
de
ces
gommes,
l’e
´lucidation
de
la
structure
fine
des
galactomannanes
n’a
de
´bute
´que
bien
plus
tard
(anne
´es
1960–1970),
avec
l’apparition
et
la
ge
´ne
´ralisation
de
certaines
techniques
de
mesure.
Les
premie
`res
e
´tudes
re
´alise
´es
ont
mis
en
œuvre
des
a
-
D
-galactosidases
[62,63]
et
des
b
-
D
-mannanases
[62].
Ces
enzymes
teste
´es
sur
des
galactomannanes,
de
me
ˆme
rapport
M/G
mais
d’origines
botaniques
diffe
´rentes,
ont
ge
´ne
´re
´des
cine
´tiques
d’hydro-
lyse
et
des
produits
de
de
´gradation
forts
diffe
´rents.
Il
apparaı
ˆt
ainsi
que
l’arrangement
des
substituants
galactosyl
sur
la
chaı
ˆne
de
mannose
est
tre
`s
diffe
´rent
d’un
galacto-
mannane
a
`l’autre
et
est
vraisemblablement
lie
´a
`l’espe
`ce
ve
´ge
´tale
d’origine
[34,56].
La
distribution
des
groupes
D
-
galactosyl
le
long
de
la
chaı
ˆne
principale
de
mannose
serait
donc
la
conse
´quence
de
me
´canismes
de
synthe
`se
in
vivo,
qui
impliquent
probablement
des
transfe
´rases
D
-mannosyl
et
D
-
galactosyl
fonctionnant
de
concert
et
variant
significative-
ment
d’une
espe
`ce
a
`l’autre
selon
les
diffe
´rences
structurales
autour
des
sites
actifs
des
enzymes
[64].
Sur
base
de
ces
observations,
diffe
´rents
types
de
re
´partition
ont
e
´te
´
propose
´s
:
la
disposition
re
´gulie
`re,
la
disposition
ale
´atoire
et
la
disposition
en
blocs
uniformes
(Fig.
2).
Des
inter-
me
´diaires
entre
ces
trois
structures
«
types
»
peuvent
e
´galement
exister
dans
la
nature
[1].
L’e
´lucidation
spe
´cifique
de
la
structure
de
la
gomme
de
caroube
a
e
´te
´propose
´e
pour
la
premie
`re
fois
en
1975
en
utilisant
une
technique
de
de
´gradation
alcaline
(Fig.
3)
[65].
Cette
e
´tude
a
pu
de
´montrer
que
la
gomme
de
caroube
ne
contient
pas
de
chaı
ˆnes
late
´rales
dispose
´es
de
manie
`re
re
´gulie
`re.
Ses
re
´sidus
late
´raux
sont
situe
´s
sur
des
blocs
de
re
´sidus
mannose,
chaque
bloc
substitue
´e
´tant
compose
´de
25
re
´sidus
mannose.
En
conside
´rant
que
la
masse
mole
´cu-
laire
de
la
gomme
de
caroube
est
d’environ
210
000
Daltons
et
que
les
blocs
substitue
´s
sont
se
´pare
´s
par
des
se
´quences
S.
Gillet
et
al.
/
C.
R.
Chimie
17
(2014)
386–401
388
d’unite
´s
de
mannose
non
substitue
´es
de
longueurs
e
´gales,
on
peut
estimer
le
nombre
d’unite
´s
mannose
de
chaque
bloc
non
substitue
´a
`85.
La
me
ˆme
me
´thode
applique
´e
a
`la
gomme
de
guar
de
´montre,
par
contre,
une
structure
primaire
re
´gulie
`re
[65].
La
structure
propose
´e
pour
la
gomme
de
caroube
a
ensuite
varie
´et
e
´te
´affine
´e
avec
l’e
´volution
des
techniques
d’analyse.
Plusieurs
e
´tudes
comple
´mentaires
ont
ainsi
apporte
´certaines
pre
´cisions
quant
a
`la
structure
chimique
des
galactomannanes
issus
de
la
gomme
de
caroube.
La
me
´thode
d’oxydation
au
pe
´riodate
a
d’abord
mis
en
e
´vidence
que
la
gomme
de
caroube
e
´tait
constitue
´e
de
longs
blocs
de
re
´sidus
mannose
non
substitue
´s,
de
longs
blocs
dans
lesquels
chaque
second
re
´sidu
mannose
est
substitue
´par
un
galactose
et
de
blocs
plus
courts
dans
lesquels
il
y
a
une
haute
densite
´en
substituants
galactose
[66].
Par
la
suite,
le
recours
a
`la
re
´sonance
magne
´tique
nucle
´aire
du
13
C
[67–69]
a
pu
informer
sur
la
proportion
entre
les
disaccharides
de
mannose
di-
mono-
et
non
substitue
´s
en
galactose
et
sur
la
proportion
de
triplets
de
mannoses
tri-
di-
et
monosubstitue
´s
en
galactose.
Il
est
ainsi
possible
d’estimer
la
re
´partition
des
galactoses
sur
la
chaı
ˆne
de
mannose.
Ces
e
´tudes
accre
´ditent
la
the
`se
d’une
re
´parti-
tion
des
galactoses
sous
forme
de
blocs,
du
moins
pour
une
certaine
fraction
de
la
gomme
de
caroube.
Cette
the
´orie
semble
confirme
´e
par
des
e
´tudes
de
re
´sonance
magne
´tique
nucle
´aire
en
phase
solide
sur
un
gel
de
gomme
de
caroube.
Le
mannose
y
apparaı
ˆt
sous
deux
populations
dynamiques
diffe
´rentes,
traduisant
des
diffe
´rences
de
mobilite
´au
sein
de
la
structure.
La
population
la
moins
mobile
pourrait
correspondre
aux
blocs
non
substitue
´s
du
galactoman-
nane
implique
´s
et
bloque
´s
dans
des
interactions
intra-
et
intermole
´culaires
[70].
Plus
re
´cemment,
des
travaux
de
re
´sonance
magne
´tique
nucle
´aire
a
`deux
dimensions
Fig.
2.
Distribution
des
re
´sidus
galactoses
sur
la
chaı
ˆne
de
mannoses
:
(a)
re
´partition
re
´gulie
`re,
(b)
re
´partition
ale
´atoire,
(c)
re
´partition
en
blocs
uniformes.
Adapte
´d’apre
`s
[1].
Fig.
3.
De
´gradation
alcaline
par
:
(A)
b
-e
´limination
et
me
´thylation,
suivie
par
(B)
hydrolyse
acide,
re
´duction
et
ace
´tylation
[65].
Avec
l’autorisation
d’Elsevier.
S.
Gillet
et
al.
/
C.
R.
Chimie
17
(2014)
386–401
389
pre
´tendent
que
les
substituants
galactosyls
sont
eux-
me
ˆmes
substitue
´s
par
–
au
minimum
–
deux
galactopyr-
anoses
lie
´s
en
a
(1-4)
[71].
Ce
mode
`le,
en
rupture
avec
la
structure
de
base
commune
´ment
admise,
n’est
toutefois
pas
confirme
´par
les
e
´tudes
de
me
´thylation
et
d’hydro-
lyses
partielles.
Le
dernier
type
d’e
´tudes
re
´alise
´es
met
en
œuvre
une
hydrolyse
enzymatique
suivie
d’une
simula-
tion
par
ordinateur
[59,72,73].
Cette
approche
implique
la
caracte
´risation
et
la
quantification
des
oligosaccharides
produits
par
hydrolyse
de
galactomannanes
par
des
b
-
mannanases
hautement
purifie
´es
ainsi
que
la
connais-
sance
comple
`te
de
la
cine
´tique
d’action
de
celles-ci.
A
`
partir
de
la
`,
un
mode
`le
de
´crivant
les
besoins
en
sites
de
liaison
des
enzymes
e
´tudie
´es
a
e
´te
´e
´tabli.
En
confrontant
ce
mode
`le
aux
oligosaccharides
obtenus
lors
de
l’hydro-
lyse,
il
est
possible
de
de
´duire
la
structure
originelle
du
polysaccharide
e
´tudie
´.
Les
re
´sultats
apportent
des
pre
´ci-
sions
supple
´mentaires
a
`ceux
obtenus
jusque-la
`.
La
distribution
des
re
´sidus
galactose
y
est
irre
´gulie
`re,
avec
une
haute
proportion
de
doublets
substitue
´s,
une
propor-
tion
plus
faible
de
triplets
substitue
´s
et
l’absence
de
blocs
de
substitution.
La
probabilite
´de
se
´quences
dans
les-
quelles
des
re
´sidus
de
mannoses
sont
substitue
´s
alter-
nativement
est
faible.
La
distribution
probabiliste
des
tailles
de
blocs
des
re
´sidus
mannoses
non
substitue
´s
indique
qu’il
y
a
une
plus
grande
proportion
de
blocs
de
taille
interme
´diaire
que
celle
que
l’on
retrouverait
dans
des
galactomanannes
avec
une
distribution
ale
´atoire
des
substituants.
Il
ne
convient
de
`s
lors
plus
de
parler
de
blocs
entie
`rement
substitue
´s.
La
structure
fine
des
galacto-
mannes
de
caroube
est
donc
constitue
´e
de
zones
«
lisses
»,
faiblement
substitue
´es
et
de
zones
«
he
´risse
´es
»
beaucoup
plus
denses
en
galactoses
late
´raux,
sans
pour
autant
qu’ils
soient
syste
´matiquement
adjacents.
Ces
dernie
`res
anne
´es,
aucune
nouvelle
e
´tude
sur
la
de
´termination
structurale
de
la
gomme
de
caroube
n’a
e
´te
´publie
´e.
La
structure
en
zones
«
lisses
»
et
zones
«
he
´risse
´es
»
est
celle
qui
est
donc
commune
´ment
admise
(bien
que
difficile
a
`de
´montrer
avec
certitude)
et
qui
sert
de
base
de
discussion
a
`la
plupart
des
auteurs
lors
d’e
´tudes
de
caracte
´risation
des
proprie
´te
´s
fonctionnelles
de
la
gomme
de
caroube.
4.3.
La
masse
mole
´culaire
des
galactomannanes
La
masse
mole
´culaire
est
e
´galement
un
e
´le
´ment
important
a
`prendre
en
compte
dans
la
caracte
´risation
de
la
structure
mole
´culaire
d’un
polysaccharide.
Il
est
en
effet
susceptible
de
modifier
les
proprie
´te
´s
physiques
du
polyme
`re
en
solution.
Les
galactomannanes,
comme
tous
les
polysaccharides
naturels
et
polyme
`res
de
synthe
`se,
ont
tendance
a
`e
ˆtre
polydisperse
´s
et,
par
conse
´quent,
sont
de
´crits
par
une
masse
mole
´culaire
moyenne
[31].
La
valeur
de
la
masse
mole
´culaire
moyenne
est
fortement
de
´pen-
dante
des
conditions
de
pre
´paration
des
solutions
de
galactomannanes
ainsi
que
de
la
technique
de
mesure
utilise
´e.
La
tempe
´rature
de
solubilisation
est
le
facteur
cle
´
qui
va
le
plus
influencer
les
valeurs
des
masses
mole
´cu-
laires.
Plus
elle
est
importante
et
plus
les
valeurs
de
masses
mole
´culaires
mesure
´es
et
les
rendements
de
solubilisation
seront
e
´galement
importants
(Fig.
7).
La
dure
´e
de
dissolution
d’un
e
´chantillon
est
aussi
un
e
´le
´ment
important.
Au-dela
`de
2
heures
de
temps,
elle
n’aura
toutefois
pas
d’influence
sur
la
masse
mole
´culaire
mesure
´e
[33].
La
taille
de
la
mouture
de
la
poudre
de
caroube
ne
semble
pas
influencer
la
masse
mole
´culaire
des
galacto-
mannanes
[33].
Deux
types
de
techniques
de
mesures
de
masses
mole
´culaires
sont
principalement
utilise
´s.
Les
me
´thodes
chimiques
permettent
d’estimer
la
masse
mole
´culaire
moyenne
en
nombre
M
n
.
Cette
grandeur
ne
de
´pend
que
du
nombre
de
mole
´cules
de
polyme
`re,
inde
´pendamment
de
leur
forme
et
leur
masse
;
elle
est
de
´finie
par
:
M
n
¼S
i
N
i
M
i
S
i
N
i
avec
N
i
le
nombre
de
polyme
`res
de
masse
mole
´culaire
M
i
.
Les
me
´thodes
base
´es
sur
la
re
´duction
des
groupements
terminaux
de
chaque
chaı
ˆne
[74]
ne
´cessitent
des
poly-
saccharides
hautement
purifie
´s,
tandis
que
celles
utilisant
l’oxydation
au
pe
´riodate
sont
souvent
expose
´es
a
`une
hyper-oxydation.
Elles
sont
donc
souvent
impre
´cises
[1].
Les
M
n
de
la
gomme
de
caroube
brute
se
situent
aux
alentours
de
300
000
Daltons
[1,75].
Ce
sont
les
valeurs
les
plus
ge
´ne
´ralement
reprises
dans
la
litte
´rature.
Des
valeurs
similaires
sont
obtenues
lors
de
mesures
re
´alise
´es
par
ultracentrifugation
analytique
[35].
Des
re
´sultats
diffe
´rents
sont
observe
´s
lors
du
recours
aux
me
´thodes
base
´es
sur
la
transmission
d’une
onde
lumineuse.
Ces
dernie
`res
de
´terminent
la
masse
mole
´cu-
laire
moyenne
en
masse
M
w
.
Cette
grandeur
ne
de
´pend
pas
que
du
nombre
de
mole
´cules,
mais
aussi
de
la
masse
des
mole
´cules
de
polyme
`re
:
M
w
¼S
i
N
i
M
2
i
S
i
N
i
M
i
¼S
i
w
i
M
i
S
i
w
i
avec
w
i
la
masse
totale
de
toutes
les
mole
´cules
de
masse
mole
´culaire
M
i
.
Certains
auteurs
estiment
ainsi,
par
chromatographie
d’exclusion
ste
´rique,
a
`environ
1
000
000
Daltons
le
M
w
de
la
gomme
de
caroube
dans
de
l’eau
[33].
Les
valeurs
obtenues
dans
de
telles
conditions
sont
souvent
artificiellement
e
´leve
´es
par
l’agre
´gation
(association)
intermole
´culaire.
Les
phe
´nome
`nes
d’agre
´gation
ont
e
´te
´mis
en
e
´vidence,
me
ˆme
a
`des
tre
`s
faibles
concentrations
(C
=
0,1
%),
dans
certains
solvants
d’analyse,
tels
que
l’eau.
Une
me
ˆme
gomme
de
caroube
mesure
´e,
par
chromatographie
d’exclu-
sion
ste
´rique,
dans
de
l’eau
et
du
tampon
phosphate
donnera
ainsi
des
valeurs
de
M
w
forts
diffe
´rentes,
respectivement
de
820
000
Daltons
et
370
000
Daltons
[36].
La
valeur
obtenue
de
la
masse
mole
´culaire
est
donc
fortement
affecte
´e
par
la
conformation
de
la
mole
´cule
en
solution
aqueuse
et
la
concentration,
responsables
des
proprie
´te
´s
d’auto-interaction.
Ce
phe
´nome
`ne
est
particu-
lie
`rement
marque
´pour
les
polyme
`res
posse
´dant
de
nombreuses
se
´quences
non
substitue
´es
[76].
4.4.
La
conformation
des
galactomannanes
en
milieu
aqueux
La
conformation
la
plus
probable
des
galactomannanes
en
solution
aqueuse
semble
e
ˆtre
en
ruban
(ribbon-like)
S.
Gillet
et
al.
/
C.
R.
Chimie
17
(2014)
386–401
390
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
/
16
100%
