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Patrick Aubin Dakia, Bernard Wathelet & Michel Paquot

Influence de la teneur en galactose sur les interactions moléculaires et sur les propriétés physico-chimiques des galactomannanes en solution

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Document(s) annexe(s)

Notes de la rédaction

Reçu le 8 mai 2008, accepté le 8 mai 2009

Résumé

L'objectif de ce travail a été d'étudier l'effet de la teneur en galactose sur les phénomènes d'interactions moléculaires et sur les propriétés des galactomannanes en solution. Il ressort de cette étude bibliographique que le degré de ramification des galactomannanes [exprimée par le rapport mannose sur galactose (M/G)] et leur distribution contrôlent la force des interactions qui influencent les propriétés macromoléculaires, rhéologiques, synergiques et émulsifiantes des galactomannanes. Les galactomannanes, bien que de structure générale similaire, se distinguent principalement dans leur degré de ramification en galactoses suivant l'origine, la distribution des unités galactose le long de la chaine et la méthode d'extraction. Les galactomannanes, dont la chaine principale de mannane est moins substituée par les unités de galactose, sont ceux qui interagissent le plus ou forment plus facilement des complexes avec d'autres biopolymères conduisant à la formation de réseaux en solution.

Mots-clés : galactomannanes, teneur en galactose, interaction moléculaire, rhéologie

Abstract

Influence of galactose content on interactions phenomena and on galactomannans physicochemical properties in solution. The objective of this work was to study the effect of the galactose content on interactions phenomena and galactomannans properties in solution. This review indicates that the galactose content [expressed by the ratio mannose to galactose (M/G)] and galactose distribution control the strength of the interactions that influence the macromolecular, rheological, synergistic and emulsification properties of galactomannans. It appeared that all the galactomannans have a similar general structure but differ primarily in their galactose content and distribution of galactose units along the mannan backbone depending on the origin and the method of extraction. Galactomannans whose main chain of mannan is less substituted by galactose units are those that interact more among themselves or with other biopolymers forming a loose network.

Keywords : galactomannan, galactose content, intermolecular association, rheology

Texte intégral

1. Introduction

1Les galactomannanes (GM) sont des polysaccharides hydrosolubles et neutres, isolés de l'endosperme de graines d'environ 70 espèces de légumineuses (Dea et al., 1975) et de la paroi cellulaire de certaines bactéries. Les galactomannanes sont connus pour leurs propriétés de liaison depuis l'Antiquité. Les Égyptiens employaient la gomme de caroube pour coller les bandages des momies. Cependant, c'est seulement au 20e siècle que les galactomannanes sont devenus des produits industriels. Ils ont de nombreuses utilisations comme agent épaississant dans l'industrie alimentaire (crèmes glacées, mayonnaises, sauces, produits de boulangerie, etc.) et dans l'industrie non-alimentaire [imprimerie, photographie, béton, explosifs, fluide de forage (pétrole), peinture, encre, cirage, textiles, produits de beauté, produits antidiarrhéiques, etc.] (Multon, 1984 ; Goycoola et al., 1995 ; Stephen et al., 1995 ; Batlle et al., 1997 ; Garti et al., 1997 ; Patmore et al., 2003).

2Parmi les galactomannanes les plus connus et les plus commercialisés, on peut citer la gomme de caroube (Ceratonia siliqua L.) produite principalement dans le pourtour méditerranéen ; la gomme de guar (Cyamopsis tetragonolobus (L.) Taub.) produite en Inde, au Pakistan et aux USA ; la gomme de tara (Caesalpinia spinosa (Molina) Kuntze) produite au Pérou et la gomme de fenugrec (Trigonella foenum-graecum L.) produite en Inde, en Chine et au Canada (Garcia-Ochoa et al., 1992 ; Maier et al., 1993 ; Rejeb, 1995 ; Batlle et al., 1997). Ce sont toutes des plantes annuelles, à l'exception du caroubier qui est un arbre.

3Il existe donc plusieurs sources de galactomannanes. Ils ont tous une structure générale semblable, constituée d'une chaine principale de mannane sur laquelle il existe des ramifications d'une unité galactose. Ils se distinguent dans leur teneur en unité galactose exprimée par le rapport mannose sur galactose (M/G), dans la répartition des unités galactose le long de la chaine de mannane et aussi dans leur masse molaire. (Fox, 1992 ; Azero et al., 2002). Cette différence dans la « microstructure » influencerait fortement les interactions moléculaires (da Silva et al., 1990 ; Mao et al., 2006) et les propriétés rhéologiques des solutions de galactomannanes.

4L'objectif de ce travail est d'étudier, au regard de la bibliographie, l'influence de la teneur en galactose et des phénomènes d'interactions sur les caractéristiques macromoléculaires et les propriétés physico-chimiques ou fonctionnelles (solubilité, viscosité, viscoélasticité, tensioactivité) des galactomannanes.

2. Structure moléculaire des galactomannanes

2.1. Teneur en galactose

5Les galactomannanes présentent une structure primaire similaire consistant en une chaine principale d'unités de β-D-mannose liées en (1→4) avec des ramifications d'unité α-D-galactose liée en (1→6) à la chaine principale de mannane (Sabater de Sabates, 1979 ; Mallett et al., 1987 ; McClearly et al., 1988 ; Richardson et al., 1998). Cependant, la teneur en galactose (le degré de ramification exprimé aussi par le rapport mannose sur galactose M/G) de ces polymères naturels est sensiblement différent (Figure 1). Le rapport mannose sur galactose (M/G) (le nombre de résidus de mannose pour un résidu galactose) de la gomme de caroube (LBG) est approximativement égal à 4:1, tandis que celui de la gomme de tara (TG) est d'environ 3:1, celui de la gomme guar (GG) est d'environ 2:1 et celui de la gomme de fenugrec (FG) d'environ 1:1.

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6Le tableau 1 présente différentes valeurs des propriétés structurales des galactomannanes et les facteurs pouvant les influencer. Ces résultats rapportent que le rapport M/G chez les GM peut varier en fonction du type de plante : FG (1,0:1) < GG (1,5-2:1) < TG (3,0:1) < LBG (3,7-4,0:1) (Puhan et al., 19961 ; Batlle et al., 1997 ; Morris, 1998 ; Richardson et al., 1998 ; Ramirez, 2002 ; Brummer et al., 2003 ; Tavares et al., 2005 ; Secouard et al., 2007).

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7Des auteurs, partant du même type de plante ou de la même source de galactomannanes (GM), ont montré que les caractéristiques moléculaires des GM, telles que le rapport M/G et la masse molaire (Mw), peuvent varier en fonction de la variété et des conditions de culture (climat, sol) (Bargallo et al., 1997 ; Lazaridou et al., 2000 ; Rizzo et al., 2004), ainsi que de la méthode d'extraction ou de préparation du polymère (da Silva et al., 1990 ; Sittikijyothin et al., 2005 ; Dakia et al., 2008).

8Ainsi, Rizzo et al. (2004) ont étudié des gommes de caroube issues de différentes variétés de caroubiers d'Italie et ont mis en évidence une différence dans le M/G : la variété ' Latinissima ' « LM » a un M/G = 4,0 tandis que la variété ' Tantillo ' « T » a un M/G = 2,9.

9Lazaridou et al. (2000) ont montré, par leurs travaux sur des caroubiers de Grèce, que les propriétés moléculaires des GM peuvent changer au sein d'une même variété en fonction de la région de culture ou des conditions climatiques et du sol : l'échantillon n°7 de la variété ' Batzuria ' provenant de la région de Gavalohori au sud sur l'ile de Crête a un M/G = 3,14 tandis que l'échantillon n°10 de la même variété ' Batzuria ', mais provenant de la région de Klima au nord-est sur l'ile de Samos, a un M/G = 3,82.

10Dakia et al. (2008) ont montré que le prétraitement de décuticulation de la graine de caroubier à l'eau bouillante (LBGw) ou à l'acide (LBGa) peut donner des valeurs de M/G légèrement différentes : (LBGw, M/G = 3,5 ; LBGa, M/G = 3,6).

11Les travaux de da Silva et al. (1990) sur la gomme commerciale brute de caroube et de Sittikijyothin et al. (2005) sur la gomme commerciale brute de tara ont montré que la gomme purifiée (p) obtenue après solubilisation dans l'eau et précipitation dans l'alcool présente un M/G différent de celui de la gomme brute (c) d'origine : LBGc (M/G = 4,17) et LBGp (M/G = 4,58) et TGc (M/G = 2,95) et TGp (M/G = 3,03).

12D'autres auteurs (Gaisford et al., 1986 ; da Silva et al., 1990) ont fractionné la gomme de caroube par solubilisation à différentes températures. Ils ont montré que les rapports moléculaires M/G augmentaient en fonction de la température de solubilisation. Ainsi, des fractions de gomme de caroube solubles à froid (LBG F25°C, M/G = 2,57) ont présenté un M/G moins élevé que celui de la fraction soluble à chaud (LBG F80°C, M/G = 4,55).

13Par ailleurs, Mallet et al. (1986) ont montré que la structure du galactomannane peut aussi changer en fonction du stade de développement de la graine de Gleditsia triacanthos L. (appelée aussi honey locust en anglais) : [η] = 1 180,0 ml.g-1 pour le galactomannane de graines de 9 mois ; [η] = 1 210,0 ml.g-1 pour 12 mois et [η] = 1 350,0 ml.g-1 pour 24 mois.

2.2. Répartition des unités galactose sur la chaine de mannane

14Il existe donc plusieurs types de galactomannanes de structure générale similaire mais différents dans le nombre de galactose exprimé par le rapport mannose sur galactose (M/G). De plus, certains auteurs ont montré que la distribution des unités galactose sur la chaine de mannose n'obéissait pas à une simple répartition statistique. L'utilisation d'enzyme (telle que la β-mannanase issue d'Aspergillus niger ou de graines de guar en germination) permet de dégrader le polymère de galactomannane. L'enzyme coupe les liaisons β-1,4 de la chaine de mannane aux endroits dépourvus de galactose. L'analyse de la composition en monosaccharides sur les produits de dégradation (oligosaccharides) a permis de proposer trois types de distribution des unités galactose (Figure 2) :

15– une disposition ordonnée ou régulière,

16– une disposition aléatoire,

17– une disposition en blocs uniformes (où les « zones lisses » totalement dépourvues de ramification de galactoses alternent avec les « zones hérissées » où les résidus galactose sont présents sur toutes les unités mannose) (Dea et al., 1975 ; Aspinall, 1983 ; Mc Cleary et al., 1984 ; 1985 ; 1988).

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3. Phénomènes d'interactions moléculaires

18Les zones non substituées des chaines de galactomannanes sont à la base des interactions intra-moléculaires (la molécule se replie alors sur elle-même) et des associations inter-moléculaires (la molécule s'associe alors à une autre molécule). En fait, le phénomène d'agrégation qui contrôle les propriétés de ces polymères hydrosolubles (en particulier quand ils sont neutres) trouve son origine dans l'établissement de ponts H coopératifs entre les zones des chaines dépourvues de résidus galactose (Figure 3) (Rinaudo, 2001).

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19Rizzo et al. (2004) ont montré qu'un rapport mannose sur galactose élevé (équivalant à une faible teneur en résidus galactose dans la chaine de galactomannane) entrainait une viscosité élevée. Ainsi, la variété ' Latinissima ' « LM » (précédemment décrite au point 2.1, tableau 1) avec un M/G = 4,0 a présenté une viscosité de 0,280 Pa.s, tandis que la variété ' Tantillo ' « T » avec un M/G = 2,9 a présenté une viscosité de 0,125 Pa.s pour les mêmes conditions d'extraction et de mesure [à 20 °C, à 1 % en masse, à pH 5 (tampon citrate)].

20Notons que pour un polymère parfaitement soluble (les chaines sont parfaitement indépendantes dans la solution), les enchevêtrements apparaissent progressivement au-delà de la concentration dite critique (C*) (occupation totale du volume par les macromolécules). C'est un phénomène très général pour un polymère de masse molaire suffisamment élevée. La concentration critique C* (limite entre régime dilué et semi-dilué) est déterminée en première approximation par le croisement des deux segments de droite provenant d'une courbe maitresse donnant la viscosité à gradient de vitesse nul ou très faible en fonction de la concentration en polymère ou du paramètre de recouvrement C[η] en représentation log/log (Figure 4). L'augmentation de la concentration des molécules de galactomannanes en solution favorise l'interpénétration (ou le recouvrement) des chaines macromoléculaires conduisant à la création d'enchevêtrements plus ou moins denses, mais favorisent aussi l'établissement d'interactions interchaines. Ces phénomènes contribuent fortement au développement de la viscosité et expliquent la beaucoup plus forte dépendance de la viscosité avec la concentration que pour d'autres polymères. La valeur de la pente du segment de cette courbe dans le régime semi-dilué est directement reliée à la structure moléculaire du polymère de galactomannane en termes d'interactions (Doublier et al., 1981 ; Morris et al., 1981 ; Ganter et al., 1992 ; Kapoor et al., 1994, 1998 ; Rinaudo, 2001 ; Secouard et al., 2007).

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4. Influence du degré de ramification et des interactions sur les propriétés des galactomannanes

4.1. Influence sur les caractéristiques macromoléculaires

21En premier lieu, il est utile de rappeler que les interactions intermoléculaires peuvent conduire à la formation d'agrégats qui peuvent rendre difficile la mise en solution des galactomannanes et encore compliquer leur étude, notamment la mesure de leurs masses molaires. D'importantes précautions sont à prendre à ce niveau.

22Richardson et al. (1998) ont évalué la masse molaire de la gomme de caroube par chromatographie d'exclusion (SEC) dans deux préparations, l'une avec de l'eau et l'autre avec du tampon phosphate pH 8 permettant d'éviter l'agrégation des polymères. La masse molaire moyenne (Mw) de la gomme de caroube native (gomme brute) dans l'eau fut estimée à 0,812 × 106 g.mol-1, tandis que dans le tampon phosphate, elle fut estimée à 0,370 × 106 g.mol-1. Les valeurs de masse molaire des galactomannanes (de la LBG en particulier) sont en général artificiellement élevées en raison des associations intermoléculaires qui persistent souvent, même à de faibles concentrations (C = 0,1 %) (Richardson et al., 1998).

23Par conséquent, une certaine prudence doit être de mise si on compare les résultats obtenus par différents chercheurs. Outre les types de galactomannanes et leurs origines, les conditions de préparation et de mesure peuvent conduire à l'association des chaines et, ainsi, influencer les mesures de masse molaires (Richardson et al., 1998 ; Brummer et al., 2003 ; Cunha et al., 2007).

24Parmi les propriétés liées à la structure moléculaire, il y a aussi la viscosité intrinsèque ([η] exprimé en ml.g-1) qui correspond au volume spécifique hydrodynamique occupé par une unité de masse du polymère dans un solvant donné. La valeur de ce paramètre peut aussi être influencée par les associations intramoléculaires et intermoléculaires. La figure 5 représente les deux états d'une molécule isolée soit parfaitement soluble (et donc déployée ou bien gonflée par le solvant), soit une chaine dans laquelle existeraient des liaisons H intrachaine.

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25Goycoola et al. (1995) ont observé une baisse de la viscosité intrinsèque des gommes de caroube (LBG) et de guar (GG) en milieu alcalin : LBG ([η] = 1 210 ml.g-1 dans 1 M NaCl ; [η] = 520 ml.g-1 dans 1 M NaOH) et GG ([η] = 1 250 ml.g-1 dans 1 M NaCl ; [η] = 1 190 ml.g-1 dans 1 M NaOH). Ces auteurs avancent que la réduction des valeurs macromoléculaires serait due à une dissociation des interactions moléculaires. En effet, bien que résistant à la dégradation aux pH extrêmes (en deçà de pH 3 et au-delà de pH 11) et à des températures élevées (au-delà de 80 °C), les hydroxyles des polysaccharides neutres sont ionisés à un pH élevé. Dès lors, l'apparition de répulsions électrostatiques entre les constituants des chaines empêche ou réduit les associations intermoléculaires et provoque aussi la séparation des agrégats de polysaccharides.

4.2. Influence sur la mise en solution et la viscosité

26Les galactomannanes sont commercialisés et conservés sous forme de poudre. Lors de la mise en solution, les macromolécules contenant plus de résidus galactose seront plus facilement solubles à froid. C'est le cas du guar (M/G = 2:1) avec 40 % de galactose, qui atteint sa solubilité et sa viscosité maximum à partir de 40 °C. Par contre, les macromolécules peu ou pas ramifiées sont difficilement solubles et entrainent parfois la formation d'amas de polymères (grumeaux) très difficilement accessibles au solvant. Un chauffage (sous agitation forte) sera alors nécessaire pour atteindre une solubilisation et une viscosité maximum. C'est le cas de la caroube (M/G = 4:1) qui, avec 20 % de teneur en galactose, atteint sa solubilité et sa viscosité maximum à 80 °C (Doublier, 1975 ; Gaisford et al., 1986 ; Maier et al., 1993 ; Fennema, 1996 ; Kök et al., 1999 ; Dakia et al., 2008).

27La figure 6 présente les courbes de viscosité de solutions de différents galactomannanes. Ces courbes sont typiques des liquides rhéofluidifiants, c'est-à-dire que la viscosité apparente (en Pa.s) diminue lorsque la vitesse de cisaillement (en s-1) augmente. En effet, sous la contrainte du cisaillement imposée, les macromolécules de galactomannanes se déchevêtrent plus ou moins rapidement suivant la densité des enchevêtrements et la force des interactions pour s'orienter dans la direction du flux. Cette réorganisation des molécules se traduit par une baisse de la viscosité (Brummer et al., 2003 ; Sittikijyothin et al., 2005 ; Mao et al., 2006).

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28La figure 6 montre, en outre, que pour une même concentration (C = 1 %), la courbe de viscosité de la gomme de caroube (M/G ~ 4:1) est au-dessus de celle des gommes de guar (M/G ~ 2:1) et de fenugrec (M/G ~ 1:1), traduisant une viscosité plus élevée avec la caroube. Cette observation traduit, selon les auteurs, la présence d'interactions plus importantes dans la solution de la caroube, du fait de ses nombreuses « zones lisses » (Brummer et al., 2003). Cependant, en toute rigueur, il faudrait comparer des produits de même masse molaire.

4.3. Influence sur les propriétés viscoélastiques

29Les solutions macromoléculaires présentent également des propriétés viscoélastiques plus ou moins marquées du fait des interactions se produisant entre chaines. L'utilisation des essais en régime harmonique (ou mesures en oscillation) est particulièrement efficace pour caractériser les propriétés viscoélastiques d'un matériau (c'est-à-dire analyser sa réponse lorsqu'il est soumis à différentes fréquences d'oscillation) et de renseigner sur la « structuration » du milieu.

30Un exemple de courbes de variation des modules viscoélastiques G' et G" en fonction de la fréquence d'oscillation (ou de la pulsation) est montré à la figure 7 pour des solutions de galactomannane de guar à 2 % (A) et 3 % (B). Nous constatons (Figure 7, courbe A) qu'aux basses fréquences, le module visqueux G" est au-dessus du module élastique G'. Ce comportement, au départ, est plus proche de celui d'un liquide visqueux car les enchevêtrements ont suffisamment de temps pour se dissocier et se reformer. Avec l'augmentation de la fréquence – donc la diminution du temps d'observation – le module élastique G' est dominant, le produit a un comportement plus proche de celui d'un solide élastique car les enchevêtrements n'ont plus le temps de se défaire.

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31Le point d'intersection des courbes G' et G" qui définit la zone de transition vers un comportement élastique dominant (G' > G") est caractéristique de la solution. Ce point se produira à des fréquences d'autant plus basses que la structuration (en termes de réseau) du milieu sera plus marquée. Il en sera ainsi lorsque la concentration de polymère en solution augmentera (comparaison des courbes A et B, figure 7). En effet, le développement des enchevêtrements ne peut se faire que si la concentration est suffisante pour obliger les pelotes individuelles à s'interpénétrer (Clark et al., 1987 ; Kapoor et al., 1994 ; Coussot et al., 2002). Par ailleurs, certains auteurs (Dakia et al., 2008), après avoir comparé les propriétés viscoélastiques de divers galactomannanes de caroube, avancent qu'un galactomannane moins ramifié (de faible teneur en galactose) contribuerait aussi à la formation d'un réseau plus dense via des interactions moléculaires plus fortes. Les enchevêtrements se superposent donc toujours avec les interactions interchaines.

4.4. Influence sur les propriétés émulsifiantes

32Malgré leur hydrophilie, car il s'agit de polysaccharides neutres riches en fonction OH (ne comportant pas de groupements hydrophobes mis à part les groupes C-H du cycle), les galactomannanes abaissent la tension de surface. En effet, des mesures de tension de surface ont montré que ces polymères peuvent modifier les valeurs de tension de surface et interfaciale (Gaonkar, 1991). Les raisons en sont encore mal connues. Bresolin et al. (1999a) et Huang et al. (2001) pensent qu'une petite quantité de protéine présente dans les préparations des polysaccharides est responsable des propriétés d'émulsification.

33Garti et al. (1993 ; 1994 ; 1999) et Garti (2001) sont plutôt convaincus que les propriétés d'agent de surface des gommes caroube (M/G = 4) et guar (M/G = 2) sont des propriétés intrinsèques à ces polysaccharides et ne sont pas le fait d'une quelconque présence d'impuretés de nature protéique. Pour eux, ces gommes stabilisent les émulsions en formant un film liquide autour des gouttelettes. Ils ont purifié la gomme de guar pour réduire sa teneur en protéine de 2,5 % à 0,8 % et ont trouvé des valeurs similaires de tensions de surface et interfaciales entre les deux types d'échantillons. Garti et al. (1997) ont obtenu des résultats allant dans le même sens avec la gomme de fenugrec (M/G = 1).

34Des expériences contradictoires existent dans ce domaine. Une étude récente de Brummer et al. (2003) sur la gomme de fenugrec purifiée a montré (Figures 8A et 8B) une réduction significative de la tensioactivité, après une dégradation enzymatique de la protéine à la pronase. Notons que la fraction A (FG A) a été purifiée par précipitation à l'éthanol, tandis que la fraction B (FG B) a été purifiée par précipitation à l'éthanol suivie d'une dégradation enzymatique de la protéine. Ces résultats tendent à montrer qu'une petite fraction protéique est associée (chimiquement ou physiquement) à la structure des polysaccharides. Dickinson (2003) a classé les galactomannanes parmi les hydrocolloïdes tensioactifs à côté de la gomme arabique et des pectines, après une large revue bibliographique.

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35Par ailleurs, les figures 8B et 8C semblent montrer que l'augmentation de la teneur en galactose chez les galactomannanes [LBG (M/G = 4), GG (M/G = 2), FG B (M/G = 1,05), FG A (M/G = 1,02)], entraine une diminution de la valeur de tension interfaciale. La gomme de fenugrec purifiée à l'éthanol, FG A (M/G = 1,02), abaisse rapidement les valeurs de tension interfaciale en dessous de 25 mN.m-1 pour une concentration d'au moins 0,05 %, tandis que la gomme guar, GG (M/G = 2), le fait pour une concentration d'au moins 0,4 %. Par contre, la gomme caroube, LBG (M/G = 4), reste aux valeurs de ± 30 mN.m-1 aux concentrations étudiées (0 à 0,6 %).

36Ces observations font penser qu'une structure plus ramifiée (équivalent à une teneur élevée en galactose) des galactomannanes favorise leurs propriétés de surface.

4.5. Influence sur la formation de complexe avec d'autres biopolymères

37La teneur en galactose des galactomannanes (GM) contrôle aussi le mécanisme d'interaction avec d'autres polymères tels que les carraghénanes (κ et λ) (Fernandes et al., 1993 ; Turquois et al., 1994 ; Dunstan et al., 2001 ; Hernandez et al., 2001), le xanthane (Mannion et al., 1992 ; Fernandes, 1995 ; Bresolin et al., 1998 ; 1999b ; Goycoolea et al., 2001 ; Ramírez, 2002 ; Secouard et al., 2007), l'agar (Gonçalves et al., 2005), l'agarose (Viebke et al., 1996 ; Child et al., 2004), la cellulose (Newman et al., 1998), l'amidon (Sudhakar et al., 1996), les pectines (da Silva et al., 1994), les β, k and α-caséines (Bourriot et al., 1999a ; 1999b ; Perissutti et al., 2002), les gélatines (Alves et al., 2001) et les protéines de soja (Sánchez et al.,1995 ; Tavares et al., 2005).

38Les galactomannanes sont donc rarement utilisés seuls pour obtenir des textures gélifiées ou des solutions visqueuses. La force des interactions dans ces mélanges augmente avec la diminution de la teneur en galactose dans le galactomannane.

39Ainsi, la gomme de caroube (M/G = 4) interagit mieux que le guar (M/G = 2) avec les carraghénanes pour former des gels plus consistants et plus élastiques (Andrade et al., 1999 ; Dunstan et al., 2001 ; Hernandez et al., 2001). Cette association avec les carraghénanes est développée pour fabriquer des substituts de gélatine.

40La gomme de caroube et le xanthane réagissent en synergie pour donner des gels thermoréversibles qui restent stables à la congélation (Rinaudo, 2001 ; Ramirez, 2002). Les interactions au sein d'un gel de xanthane/galactomannane de Schizilobium parahybae (M/G = 3) sont plus fortes et plus stables que dans un gel de xanthane/galactomannane de Mimosa scabella (M/G = 1,1) (Bresolin et al., 1998 ; 1999b).

41Par ailleurs, l'utilisation d'α-D-galactosidase permet de réduire la teneur en galactose du guar (au départ avec 40 % de teneur en galactose, M/G = 2) pour aboutir à la production de galactomannanes qui interagissent mieux avec le xanthane, parfois au même degré que la caroube (20 % de teneur en galactose, M/G = 4) (McClearly, 1981 ; 1984).

42Tavares et al. (2005) ont montré que les propriétés viscoélastiques de protéines de soja sont améliorées par l'ajout de galactomannanes. On peut observer dans leurs travaux (Figure 9) que la LBG (M/G = 3,7) contenant moins de galactose et donc plus de zones non substituées, interagit mieux que la TG (M/G = 3,0) et la GG (M/G = 1,5) avec la protéine de soja pour former des gels physiques plus denses ou plus rigides (Tavares et al., 2005).

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5. Conclusion

43Il ressort de cette revue bibliographique que les chaines de galactomannanes fortement ramifiées (avec un rapport M/G bas) interagissent préférentiellement avec l'eau, tandis que les chaines peu ou pas ramifiées interagissent entre elles ou avec d'autres biopolymères par le biais des zones non-substituées. L'augmentation (ou la force) des interactions évolue avec la diminution du nombre d'unités galactose et la distribution en bloc des galactoses dans les galactomannanes. Cela montre que la teneur en galactose contrôle le mécanisme des interactions qui influencent les caractéristiques macromoléculaires (masse molaire et viscosité intrinsèque apparentes) et les propriétés physico-chimiques et fonctionnelles (solubilité, viscosité, viscoélasticité, agent de surface, effet synergique) des galactomannanes.

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Notes

1 Puhan Z. & Wielinga M.W., 1996. Products derived from carob pods with particular emphasis on carob bean gum (CBG). Report Technical committee of INEC.

Pour citer cet article

Patrick Aubin Dakia, Bernard Wathelet & Michel Paquot, «Influence de la teneur en galactose sur les interactions moléculaires et sur les propriétés physico-chimiques des galactomannanes en solution», Base [En ligne], Volume 14 (2010), numéro 1, 213-223 URL : http://popups.ulg.ac.be/1780-4507/index.php?id=5107.

A propos de : Michel Paquot

ULg - Gembloux Agro-Bio Tech. Unité de Chimie biologique industrielle. Passage des Déportés, 2. B-5030 Gembloux (Belgique).

A propos de : Bernard Wathelet

ULg - Gembloux Agro-Bio Tech. Unité de Chimie biologique industrielle. Passage des Déportés, 2. B-5030 Gembloux (Belgique).

A propos de : Patrick Aubin Dakia

ULg - Gembloux Agro-Bio Tech. Unité de Chimie biologique industrielle. Passage des Déportés, 2. B-5030 Gembloux (Belgique). E-mail : dakia.patrick@gmail.com – Université d'Abobo-Adjamé (UAA). Unité de Formation et de Recherche en Sciences et Technologie des Aliments. 02 BP 801 Abidjan 02 (Côte d'Ivoire).