Additifs alimentaires : Les lécithines

Jonathan Aboiron
Elise Hameury
Tuteur : Emeline Roux
Additifs alimentaires : Les
lécithines
Février 2004
RESUMÉ
-1-
Les additifs sont des substances chimiques ajoutées intentionnellement à certains
produits alimentaires dans le but d’améliorer les qualités organoleptiques du produit, sa
conservation… Ils sont très nombreux et classés suivant leurs propriétés qui sont très variées :
conservateurs, colorants, texturants, arômes, émulsifiants.
Parmi les émulsifiants, on peut trouver les lécithines. D’une manière générale, elles
sont extraites des matières grasses végétales. Ajoutées aux aliments, les lécithines permettent
de mélanger deux phases non miscibles comme l’eau et l’huile. Cela forme une émulsion.
L’utilisation des additifs est très réglementée et les lécithines n’y échappent pas.
Néanmoins, la réglementation reste assez permissive sur l’utilisation des lécithines
puisqu’elles ne présentent pas de risque pour la santé. Cependant, l’émergence des OGM et
les nouvelles directives européennes sur le sujet oblige les fabriquant à noter la présence de
lécithine sur l’étiquetage, à fortiori si elle provient de plantes OGM.
Mots clés :
Additif
Émulsifiants
Lécithines
Émulsion
Réglementée
Étiquetage
-2-
Sommaire
Sommaire
Introduction
1
I.
2
La lécithine des molécules émulsifiantes
A. La lécithine : molécule
2
B. Les propriétés émulsifiantes
3
C. La fabrication
4
II.
7
1.
2.
Définition .....................................................................................................................2
La chimie des lécithines............................................................................................2
La réglementation
A. La réglementation
7
B. Moyens de contrôle
9
C. Le marché
9
1.
2.
3.
La quantité ...................................................................................................................7
La nature ......................................................................................................................8
La pureté ......................................................................................................................8
III. Quelques exemples en Industrie Alimentaire
11
A. Les margarines
12
B. Les crèmes glacées
14
C. Le chocolat
16
1. Procédé de fabrication ............................................................................................. 12
2. Intérêt de la lécithine ............................................................................................ 13
1.
2.
1.
2.
Procédé de fabrication ........................................................................................... 14
Intérêt de la lécithine ............................................................................................ 15
Procédé de fabrication ............................................................................................ 16
Intérêt de la lécithine ............................................................................................ 19
-3-
IV.
Effets sur la santé
19
A. Les bienfaits
19
B. Les problèmes soulevés
22
Conclusion
25
Bibliographie
26
-4-
Introduction
Les émulsifiants sont des agents très largement utilisés dans l’industrie
agroalimentaire. Leur particularité est de stabiliser des systèmes alimentaires complexes
mettant en jeu des phases non-miscibles (exemple : l’eau et l’huile).
Tout au long de ce rapport, nous allons vous présenter un de ces agents émulsifiants :
la lécithine. Cette dernière est la molécule émulsifiante la plus répandue dans la fabrication de
produits alimentaires (mayonnaise, pâtisserie, chocolaterie…). Au niveau européen, elle est
classée comme émulsifiant E322 [1].
Pour cela dans une première partie, nous vous présenterons la structure ainsi que les
propriétés physico-chimiques des lécithines. Dans une deuxième partie, nous parlerons du
problème de la réglementation de l’ajout de lécithine dans un produit alimentaire. Dans une
troisième partie, nous vous montrerons quelques exemples d’utilisation de lécithines en tant
qu’additif alimentaire. Enfin, pour terminer, nous aborderons le thème de la santé, en parlant
d’une part des effets bénéfiques de la lécithine et d’autre part, du problème soulevé par les
lécithines de soja issues de transformation génétique.
-1-
I. La lécithine des molécules émulsifiantes
A. La lécithine : molécule
1. Définition
Les lécithines sont des lipides contenant du glycérol et de l’acide phosphorique Elles
sont présentes dans tous les tissus animaux et végétaux (très abondantes dans le cerveau et le
jaune d’œuf)[2].
2. La chimie des lécithines
Elles font parties des lipides conjugués, qui se distinguent par la présence dans la
molécule d’une substance autre que les acides gras et alcools. Et plus précisément des lipides
phosphorés appelés phospholipides ou phosphatides. Ce groupe comprend en plus des
lécithines dont la base est la choline, les céphalines (ayant pour base la colamine), les
sphingomyélines et les acides phosphatidiques (ne contenant pas d’azote). Comme nous
l’avons précisé dans la définition, la lécithine est composée du glycérol et de l’acide
phosphorique (figure 1) donc il s’agit d’un phosphoglycéride. Les phosphoglycérides
contenant la choline (alcool azoté) sont appelés phosphatidylcholines ou lécithines. [3]
Les formules générales des lécithines sont les suivantes :
R e t R ' = a c id e s g r a s
C H2
H2C
O
CO
R
X = c h o lin e
HC
O
CO
R'
o u é th a n o la m in e
O
H2C
g ly c é r o l
O
P
o u in o s ito le
O
X
C H2
N
C H2
O
OH
OH
OH
Figure 1 : Formules générales de la lécithine [4]
-2-
( C H 3)3
C H2 N H3+
OH OH
OH
+
B. Les propriétés émulsifiantes
La lécithine est utilisée dans l’alimentation en tant qu’émulsifiant, elle permet de
rendre homogène une solution comprenant plusieurs phases non-miscibles, elle permet par
exemple de mélanger de l’huile avec de l’eau. Les molécules de lécithines comportent un pôle
lipophile et un pôle hydrophile, elles sont donc amphiphiles.
Groupement
polaire
Hydrophile
N ( C H 3)3 +
C H2
C H2
Figure 2 :
Structure de la
molécule de
lécithine [5]
O
O
P
O
O
C CH
H2
Groupement
apolaire ou
queue
hydrophobe
= lipophile
CH2
O
O
CO
CO
R
R'
Les molécules vont se positionner de manière à former des micelles (figure 3) sous
l’effet d’interactions hydrophobes. D’après POLONOVSKI : « Ces composés ont comme les
savons une structure micellaire dans l’eau, permettant l’émulsion de substances hydrophobes
masquées dans la phase lipophile. Inversement la solubilisation dans les solvants apolaires de
substances hydrosolubles peut s’expliquer par la formation de micelles inverses masquant à
l’intérieur les fonctions hydrophiles ». [3]
Micelle
Micelle inverse
Phase
hydrophile
contenant les
substances
lipophobes
Phase
lipophile
contenant les
substances
hydrophobes
Figure 3 : Micelles, responsable de l'émulsion [5]
Les propriétés des lécithines peuvent être améliorées par des modifications chimiques
(hydrogénation, acylation, phosphorylation). Les principales lécithines commercialisées pour
-3-
les produits alimentaires (pour animaux) sont hydroxylées et acétylées. Il est possible
d’améliorer leur pouvoir émulsifiant par hydroxylation en présence d’eau oxygénée ou par
acétylation. Les lécithines hydroxylées seront blanchies (elles sont brunes à la base) et auront
perdu leur intérêt nutritionnel par oxydation des caroténoïdes. L’acétylation est réalisée au
cours du raffinage par ajout de l’anhydride acétique. Elle conduit à l’enrichissement des
lécithines en lipides anioniques plus hydrophiles et augmente leurs propriétés émulsifiantes
[6].
C. La fabrication
Les lécithines utilisées en industrie agroalimentaire proviennent de trois origine
différentes :
9 les lécithines naturelles extraites de l’œuf,
9 les lécithines naturelles extraites d’huile,
9 les lécithines de synthèse.
Pour les deux premiers types, l’utilisation nécessite une étape d’extraction, alors que
dans le dernier cas, les lécithines sont synthétisées.
Les techniques d’extraction des lécithines à partir du jaune d’œuf, des différents tissus
animaux ou bien encore des graisses et huiles végétales, sont assez nombreuses.
9 Raffinage
des
huiles :
dans
le
domaine
de
l’alimentaire les lécithines utilisées sont principalement issues du raffinage des
huiles et corps gras (le plus souvent l’huile de soja). Il s’agit ainsi d’un sousproduit des huileries, comme nous le montre le schéma d’extraction suivant :
Eau chaude
Huile
Démucilagination
Agitation à 60°C
Lécithines brutes
Déshydratation sous
pression réduite à
70°C
Lécithine
Figure 4 : Extraction de la lécithine à partir de l'huile [3]
À partir de l’huile de raffinage ainsi extraite on obtient les lécithines commerciales
(figure 4). En ajoutant 1 à 3 % d’eau, la solubilité des phospholipides présents dans l’huile,
diminue. Les mucilages vont gonfler au contact avec l’eau et former une suspension aqueuse
-4-
de phosphatides bruts, il s’agit de la démucilagination ou délécithination. Les lécithines de
l’huile pourront ainsi être soustraites. On obtient alors des lécithines constituées d’un mélange
de phospholipides (50%), triglycérides (35%) et glycolipides (10%). Il existe aussi dans le
commerce des lécithines déshuilées plus pures qui ne contiennent que des phospholipides et
des glycolipides. [3]
Les phospholipides et glycolipides présents dans la lécithine sont très variés selon les
conditions de culture ou de raffinage du végétal et de l’espèce végétal, comme nous le montre
le tableau 1 suivant :
Tableau 1: Composition d’une lécithine de soja déshuilée (en % du poids des lipides retrouvés) [6]
Ester de stérol glycolyse
4,3
Monogalactosyldiglycéride
0,8
Digalactosyldiglcéride
3,0
Autres glycolipides
6,4
N-Acyl phosphatidyléthanolamine
2,2
N-Acyl lysophosphatidyléthanolamine
10,4
Phosphatidyléthanolamine
14,1
Phosphatidylglycérol
1,0
Phosphatidylcholine
33
Phosphatidylinositol
16,8
Acide phosphatidique
6,4
Phosphatidylsérine
0,4
Lysophosphatidyléthanolamine
0,2
Lysophosphatidylcholine
0,9
Grâce à la rapidité des avancées technologiques, il est aujourd’hui possible de trouver
des lécithines produites uniquement par procédés physiques. Il s’agit d’une microfiltration
tangentielle, l’huile passe à travers le module de filtration (tubulaire, plan, spiralé, ou fibres
creuses), et les molécules de lécithine sont retenues par les pores d’une membrane
adaptée [7].
9 Jaune d’œuf : la lécithine peut également être extraite à
partir du jaune d’œuf selon le protocole suivant (figure 5):
Dissous dans l’alcool + alumine
-5-
LECITHINE
Soluble
Mélange
Insoluble
(Sphingomyélines)
Phase
hydroalcoolique
CdCl2
Solution
Ether
anhydre
Précipitation
Solution,
lipides non
phosphorés,
pigments
Phase éther
Précipitation
Précipité
Précipitation
Précipité
1 vol. d’éther
Eau
Alcool méthylique
chlorhydrique
Acétone
3 L d’alcool à
35°C
1 L de jaune
d’oeuf
CdCl2
Réfrigération
à 4°C
une nuit
Centrifugation
Précipité
2 L d’alcool
Ébullition
Suspension
Centrifugation
Précipité
2L
d’alcool
Ébullition
Suspension
Centrifugation
Précipité
2L
d’alcool
Ébullition
Suspension
Centrifugation
Figure 5 : Extraction de la lécithine à partir de jaunes d’œuf [3]
9 Synthèse de lécithine : En 1883, HUNDESHAGEN semble avoir
réalisé la première synthèse des lécithines suivi de GILSON en 1888. Mais leurs produits
étaient impurs car leur hydrolyse ne libérait pas les produits caractérisant les lécithines
naturelles. Les synthèses modernes, de BAER et ses collaborateurs [6], permettent d’obtenir
des phospholipides dont la plus grande partie serait du type « naturel » si on effectue
-6-
l’acylation avant la phosphorylation sur le glycérol (figure 6), le glycérol est obtenu par
glycolyse à partir de l’huile de colza hydrogénée.
glycérol
CH2OH
CHOH
R COOH
+
R'
estérification
COOH
CH2OH
acylation
H2C
O CO R phosphorylation
O CO R' et introduction
de la choline
CH2OH
HC
lécithine
hydroxyle protégé
Figure 6 : Synthèse de la lécithine [3]
Un mélange contenant des glycérides (4%), des phospholipides neutres (1%), des sels
d’ammonium d’acide phosphatidique (40%) et des sels d’ammonium d’acide phosphorique
(5%), est obtenu.
Elles ont pour avantage de ne pas avoir de saveurs désagréables, d’être un produit plus
rigoureusement standardisé et d’être plus efficace. [3 et 6]
II.
La réglementation
A. La réglementation
1. La quantité
Comme tous additifs, l’ajout de lécithine est soumis à des règles. D’après la directive
95/2/CE du 20 février 1995, JOCE n°L61 du 18 mars 1995 [1], la quantité maximale de
lécithines dans les huiles et matières grasses non émulsionnées d’origine animale ou végétale
(à l’exception des huiles vierges et des huiles d’olives) est de 30g/L [1]. Elles sont autorisées
dans de nombreux aliments, des aliments pour nourrissons et enfants en bas âge [4], aux
denrées alimentaires certifiées biologiques. Pour chaque type d’aliment la dose maximale
autorisée varie :
9 Les préparations pour les nourrissons en bonne santé et les préparations
pour nourrissons et enfants en bas âge à des fins médicales doivent contenir 1 g/L maximum
de lécithine,
-7-
9 Certains aliments (biscottes, biscuits et aliments à base de céréales) de
sevrage pour nourrisson et enfant en bas âge en bonne santé doivent contenir au maximum de
10 g/kg de lécithine. [1]
Pour tous les autres produits aucune quantité maximale n’est pas spécifiée (quantum
satis). De plus il faut noter qu’aucune dose journalière admissible (DJA) n’est spécifiée.
Les lécithines de synthèse sont interdites en France parce que les produits obtenus ne
contiennent pas que la lécithine naturelle mais elle est autorisée dans d’autres pays comme les
U.S.A. et la Grande-Bretagne (où elle est principalement utilisée dans plus de 40 % du
chocolat).
2. La nature
Au niveau de l’utilisation des lécithines une autre restriction existe, cette fois-ci plus
du point de vue de la quantité mais de la nature des lécithines utilisées. En effet, la lécithine
de soja modifiée par acétylation et hydrolyse enzymatique (voir I.B) est seulement autorisée
dans l’alimentation animale en tant qu’émulsifiant. Cette autorisation fut accordée car d’après
l’agence française de sécurité sanitaire des aliments (A.F.S.S.A.), l’identité et la
caractérisation de la lécithine modifiée est correctement décrite, la composition moyenne de la
lécithine modifiée ( % en phospholipides, triglycérides, glycolipides, acides gras, glucides,
diglycérides et lysophospholipides) permet de conclure à l’absence de nouveaux constituants
par rapport à la lécithine native et des essais zoologiques ont montré l’efficacité de la lécithine
modifiée par rapport à un émulsifiant de synthèse et l’absence d’effet toxique ou néfaste.[8]
3. La pureté
La législation est précise en ce qui concerne les critères de pureté des lécithines. Ces
critères de puretés sont les suivants :
- Les substances insolubles : les lécithines ne doivent pas contenir moins de
60% de substances insolubles dans l’acétone et lorsqu‘elles sont hydrolysées pas moins de
56%. Il ne doit pas avoir plus de 0,3% de substances insolubles dans le toluène (hydrocarbure
de la série benzénique, employé comme solvant [2]).
- Les matières volatiles : par dessiccation pendant une heure à 105°C il est
possible de déterminer sa teneur en matières volatiles, qui ne doit pas dépasser 2%.
-8-
- Indice d’acide : il est déterminé à partir de son taux d’hydroxyde de
potassium, sa teneur ne doit pas dépasser 35mg/g et 45mg/g lorsqu’il s’agit de lécithines
hydrolysées.
- Indice de peroxyde : il doit être inférieur ou égal à 10 milliéquivalent/kg.
[1]
B. Moyens de contrôle
Afin de connaître la teneur en lécithines et de savoir s’il s’agit de lécithines naturelles
ou synthétiques dans un aliment, on peut utiliser divers procédés. On peut notamment les
doser par gravimétrie puisqu’elles ont une faible solubilité dans l’acétone. De plus, les
lécithines étant des phospholipides, on peut doser le phosphore par colorimétrie,
spectrométrie d’absorption atomique ou par spectrométrie d’émission. [9]
Les industriels ont deux programmes correspondant à deux types de démarches visant
à s’assurer de la qualité de la lécithine produite [10]:
✔ IP : origination de la fève achetée au Brésil dans une région déterminée
sans culture d’OGM et donc sans contamination ; Ceci est contrôlé sur les semences et sur la
lécithine après fabrication par PCR.
✔ IPM : contrôle à partir de l’achat des semences, contrôle de chaque
récolte, de chaque camion par test ELISA et test à chaque étape de fabrication et sur le produit
fini par PCR.
C. Le marché
De nombreux produits alimentaires sont constitués d’une dispersion de gouttelettes
d’une substance dans une autre non miscible. Il est donc nécessaire de les stabiliser par ajout
d’émulsifiants et/ou de surfactants.
La classe des émulsifiants peut être divisée en quatre grandes catégories : les
lécithines, les mono et diglycérides d’acides gras, datem (esters d’acide gras surtout utilisé en
panification), et les autres.
La répartition du marché entre ces derniers est la suivante :
-9-
Part de marché des principaux émulsifiants en Europe
Lécithines
9%
35%
Mono
et diglycérides d'acides gras
%
Datem
32%
Autres
Figure 7 : Part du marché des émulsifiants en Europe
Comme nous montre la figure 7, la lécithine, est le premier des émulsifiants utilisés. Il existe
quatre grands groupes qui sont les principaux fournisseurs de lécithine [10]. Il s’agit de :
✔ Cargill dont le chiffre d’affaire est de 50,8 milliards $ en 2002. Il
emploie 100 000 personnes dans le monde, réparties sur 1000 implantations qui
correspondent à l’agriculture, la transformation de la matière première et au négoce. Ce
groupe possède une sous filière, Cargill Lecithin qui fabrique et transforme la lécithine. Cette
entreprise est la première du secteur de trituration du soja. Elle fabrique des lécithines aussi
bien marquées OGM que non OGM mais ces dernières sont les plus produites et les plus
mises en valeurs notamment grâce au suivi instauré (voir II B). Ainsi, les lécithines déshuilées
(sans triglycérides ni glycolipides) suivies par la démarche IPM est le produit le plus aboutit.
✔ Helm AG, qui est devenu le fournisseur exclusif de l’Europe. La raison
en est simple, c’est une entreprise qui est la première pour ce qui est de la production de
lécithine de soja. D’autre part les millions de tonnes de fèves de soja traitées par an le sont de
manière à avoir une extraction idéale, optimale ce qui permet de garantir que ses produits sont
non OGM (certifiés CertID-le document Transaction Certificate of Compliance attestant de la
traçabilité du produit).
✔ Northland, quant à lui, s’est spécialisé dans la production de lécithine
pour une utilisation biologique. En effet, cette entreprise se passe de solvants comme l’hexane
ou l’acétone pour extraire la lécithine ce qui lui permet de fabriquer un produit dit « bio »,
utilisable par les fabricants de produits biologiques.
- 10 -
✔ Et enfin Norte rebaptisé Lasenor à la suite d’une alliance, produit des
lécithines de soja, de tournesol et de colza non OGM.
III. Quelques exemples en Industrie Alimentaire
Comme nous avons pu le voir précédemment les émulsifiants et notamment les
lécithines sont des composés amphiphiles dont la structure chimique comporte à la fois des
fonctions hydrophiles et des fonctions hydrophobes. Cette structure chimique particulière leur
confère la capacité de s’absorber aux interfaces huile/eau et d’assurer ainsi la stabilité des
émulsions. Ces propriétés ont des conséquences importantes aussi bien sur les propriétés
organoleptiques et la conservation des aliments que sur la transformation des matières
premières entrant dans la composition des aliments. C’est pourquoi les lécithines possèdent de
nombreuses propriétés utiles dans le domaine de l’alimentaire.
Elles sont utilisées comme antioxydant (propriété qui proviendrait de la présence de
traces de tocophérols, ou vitamine E, présentes dans l’huile de support) mais le plus souvent
employées pour ses propriétés émulsifiantes précieuses qui diminuent la tension de surface de
l’eau, permettant ainsi le mélange des graisses et des huiles avec l’eau. Les lécithines ne sont
que partiellement solubles dans l’eau, mais elles s’hydratent rapidement pour former des
émulsions. Elles servent aussi comme agent anti-moussant pour la production de levure et de
betterave à sucre [11], agent de traitement des farines, stabilisants et support pour les
colorants, agent d’enrobage pour les fruits. [4] Par conséquent, elles sont utilisées dans de
nombreux aliments, dont en voici quelques exemples dans le tableau 2 : [6]
Tableau 2 : Exemples d'utilisation des lécithines en alimentaire
- 11 -
Utilisation
Action
Concentration
Propriétés
Margarine
Emulsifiant eau dans
l’huile
0,12 à 0,5 %
La concentration dépend
des exigences du point de
Agent diminuant les
éclaboussures
vue stabilité de l’émulsion
Agent antibrunissant
et du type de la lécithine
utilisée
Chocolaterie
Réduit la viscosité par
mouillage
0,3-0,5%
prix de revient que le
et dispersion
Produit de la
Plus efficace et de meilleur
beurre de cacao
boulangerie et de
Modifie les
caractéristiques du gluten
de la farine
0,1-0,3% par
Il existe des farines
rapport à la farine
contenant de la lécithine.
la biscuiterie
Agent mouillant
La lécithine préserve la
Emulsifiant et
stabilité du pain
antioxydant
Produit de
Agent mouillant et
confiserie
antioxydant
Variable
Utilisée dans l’industrie
des caramels et du
chewing-gum. Facilite le
mélange de sucre, graisses
et eau
Alimentation
Agent émulsifiant
animale
Agent antioxydant
pour le bétail (volaille).
Propriété nutritionnelle
Laits reconstitués (veaux)
Variable
Utilisée dans les aliments
Parmi ces exemples, nous avons décidé de traiter le cas de la margarine, du chocolat et
des crèmes glacées.
A. Les margarines
1. Procédé de fabrication
La fabrication de la margarine ne fait intervenir que des opérations
physiques (mélange, émulsification, refroidissement, cristallisation…). Sa
- 12 -
fabrication se déroule en plusieurs étapes :
9 La préparation de la phase graisseuse : les matières premières
sont les huiles et les graisses, par exemple l'huile de tournesol. La phase graisseuse est
constituée d'un mélange d'huiles végétales et d'une certaine quantité de graisses solides ou
d'huiles hydrogénées.. L'aspect délicatement jaune est dû au carotène (ou provitamine A),
tandis que des arômes naturels affinent le goût et que les vitamines améliorent la valeur
nutritionnelle du produit [12].
9 La phase aqueuse : elle contient du lait écrémé ou du petit-lait et de
l'eau pasteurisée. On y ajoute du sel (pour rehausser le goût) et, parfois, de l'acide citrique
(pour corriger le degré d’acidité, donner un goût frais au produit et enfin, prolonger son temps
de conservation) [12].
9 La préparation de l’émulsion : Elle se fait le plus souvent à l’aide
d’une pompe pour bien proportionner les deux phases. L’agitation qui suit est importante pour
bien disperser et de manière fine la phase aqueuse dans la phase graisseuse [12].
9 Le refroidissement rapide et la cristallisation : C’est la dernière
étape de la fabrication de la margarine. L'émulsion ainsi préparée est envoyée dans le cylindre
refroidisseur où sous l'effet du froid intense de l'ordre de 15°C qui provient des parois elle se
fige et cristallise. Au milieu du cylindre tourne un arbre muni de couteaux qui raclent cette
mince pellicule de l'émulsion qui se détache et quitte ce cylindre pour le cylindre du
malaxage, grâce à ce traitement postérieur le produit acquiert ses propriétés plastiques et une
homogénéité convenable. Après ces opérations, la margarine est envoyée au conditionnement.
La margarine empaquetée est conservée dans des chambres de stockage. La durée de stockage
varie entre un minimum nécessaire pour la stabilité des produits et à un maximum compatible
avec la conservation des qualités organoleptiques. La margarine est conditionnée soit dans des
pots ou barquettes en plastique soit enveloppé dans un emballage adéquat [13].
2. Intérêt de la lécithine
La margarine est une émulsion de type eau dans huile qui comprend donc deux phases
essentielles : la phase continue ou grasse (80%) et la phase aqueuse dite dispersée. Ces deux
phases étant non miscibles, il est difficile de les mélanger et surtout de garder ce mélange
stable, les deux phases se sépareront. Ceci est dû aux forces d’interactions hydrophobes qui
rendent, de façon thermodynamique, le mélange impossible. C’est pour cela que l’utilisation
- 13 -
des émulsifiants est importante puisque ces molécules vont permettre d’abaisser les forces, de
réduire le travail nécessaire à la formation d’un mélange stable. Cette stabilité étant par la
suite assurée par la cristallisation. Grâce à la lécithine, la margarine acquiert sa consistance
assez dure à température ambiante, mais assez souple pour être tartinée. La lécithine contenue
dans la phase graisseuse sert aussi à améliorer les qualités de la margarine à la cuisson.
B. Les crèmes glacées
1. Procédé de fabrication
La crème glacée peut-être considérée comme un système colloïdale
complexe qui est composé de bulles d’air, de globules, de gras de cristaux
de glace et d’une phase non congelée c’est à dire une mousse glacée. Il
faut donc une mousse pour obtenir cette structure en mousse du produit. De nombreuses
étapes du procédé de fabrication contribuent au développement de cette structure du produit.
Dans la fabrication, on peut distinguer deux étapes dans le processus de fabrication : la
formation du mixe et la congélation proprement dite. La préparation du mixe comporte
différentes étapes : mélange des ingrédients, pasteurisation, homogénéisation, refroidissement
et maturation. Durant cette étape, la température monte suffisamment pour que la totalité des
matières grasses se trouvent à l’état liquide. La préparation passe alors dans deux
homogénéisateurs qui vont permettre de réduire la taille des globules gras et de les disperser
dans le mixe. Cette étape permet de donner une grande stabilité durant la maturation, un
meilleur foisonnement et une texture onctueuse. Enfin, elle limite l’effet du barattage des
matières grasses. C’est dans cette étape que les molécules amphiphiles dont les lécithines sont
importantes. Elles s’ajoutent aux protéines et autres molécules naturellement présentes dans le
produit. En effet, les membranes formées lors de l’homogénéisation tendent à se développer
jusqu’à atteindre le niveau minimum d’énergie en adsorbant des protéines. L’étape
d’homogénéisation est immédiatement suivie par celle de maturation. Cette dernière consiste
à hydrater les protéines du lait et des stabilisants mais également à cristalliser les globules
gras et à réarranger les membranes [12]. Ce réarrangement est possible grâce au manque de
stabilité des membranes. Cette étape dure 4 heures ou plus et se réalise à 2-4°C. Finalement,
elle donne une texture souple au produit et une bonne tenue.
- 14 -
La congélation va permettre le foisonnement du produit par incorporation d’air et la
cristallisation du produit. Le foisonnement permet donc l’introduction d’air dans le mixe. Les
bulles d’air sont immédiatement recouvertes d’une couche de protéines. Le foisonnement
provoque aussi un fort taux de cisaillement qui augmente la formation des cristaux de glace.
Tout cela provoque la coalescence des globules gras, dû là encore par le fait que ces globules
gras soient recouverts d’une membrane peu stable, donnant naissance à des complexes
d’agrégats de globules gras emprisonnant des bulles d’air.
La fabrication s’achève par un conditionnement, un durcissement, un stockage et une
distribution.
Figure 8 : Process de fabrication des crèmes glacées [12]
2. Intérêt de la lécithine
L’ajout d’émulsifiants va permettre de mettre en compétition les protéines et ces
dernières molécules. Les molécules telles que les lécithines sont bien plus petites que des
protéines. Ainsi, dans la membrane des globules gras, elles occupent une place moins
importante limitant l’épaisseur de la membrane. La membrane avec des molécules
émulsifiantes adsorbées est moins stable.
En résumé, les matières émulsifiantes (lécithines) servent à :
- 15 -
-
améliorer les performances de foisonnement,
-
produire une crème glacée sèche qui facilité le moulage,
-
améliorer la texture,
-
permettre de fabriquer un produit ayant de bonnes propriétés de tenue et
de résistance à la fusion.
C. Le chocolat
1. Procédé de fabrication
Le chocolat est devenu un aliment très prisé dans les sociétés
occidentales. Son goût caractéristique, les vertus que nous lui attribuons
et plein d’autres caractéristiques font du chocolat un aliment presque
indispensable.
Sa fabrication demande du temps et beaucoup de précautions pour que sa qualitésoit
au plus haut niveau. En effet, les qualités organoleptiques requises pour que le chocolat soit
bon sont très strictes. Il doit être stable à température ambiante et doit fondre dans la bouche.
La température doit être tout juste supérieure à celle de fusion du beurre de cacao (33-34°C)
et le chocolat est composé de plusieurs phases non miscibles (beurre de cacao et lait par
exemple).
La fabrication du chocolat commence par la récolte du fruit du cacaoyer : la cabosse.
Cette dernière donne les fèves qui vont être fermentées ce qui va développer certains arômes.
Les fèves ainsi fermentées vont être séchées le plus souvent au soleil ou dans des tours de
séchage. Les fèves ainsi obtenues vont être torréfiées, concassées et broyées [13]. L’étape
suivante est le conchage :
9 Le conchage : c’est sans doute l’étape la plus importante de la
fabrication du chocolat, en tout cas celle qui nous intéresse au plus au point en ce qui
concerne l’utilisation de la lécithine. En effet, cette opération est essentiel pour donner au
chocolat toute sa finesse et son onctuosité puisqu’elle permet une homogénéisation du produit
et un développement de son arôme. Cette étape se décompose en deux parties :
- 16 -
- le conchage dit « à sec » : il permet, par chauffage, de se débarrasser
des arômes volatils indésirables et de diminuer encore un peu plus la teneur en eau puisqu’elle
passe en dessous de 1%. La vapeur d’eau ainsi dégagée entraîne les restes d’acide acétique ce
qui permet de diminuer l’acidité de la pâte de cacao.
- le conchage « liquide » : dans cette étape on rajoute du beurre de cacao
ou de la lécithine. Le rôle va être le même. En effet, après les étapes ci-dessus, nous avons
obtenu une pâte sèche et visqueuse. L’ajout de beurre de cacao ou de lécithine va permettre
d'agir sur les caractères rhéologiques en diminuant la viscosité et la limite d’écoulement du
chocolat. Plusieurs hypothèses sont avancées pour expliquer cette nouvelle viscosité. L’une
d’entre elles est la suivante : l’ajout de molécules amphiphiles (beurre de cacao ou lécithine)
va permettre de recouvrir les fines particules issues du broyage et du conchage « à sec » ce
qui va limiter leurs agrégats, ainsi la taille des cristaux et donc, la sensation sableuse et par
conséquent augmenter la viscosité et l’onctuosité [12 et 13].
9 Le tempérage : pendant les étapes précédentes, la pâte de chocolat a
été sans cesse maintenue à une température de fusion. Il faut à présent la ramener à une
température où le beurre de cacao pourra se cristalliser de manière fine et homogène. Cette
cristallisation est obtenue délicatement par refroidissement et réchauffage successifs. De cette
opération dépend la facilité de travail du chocolat, son brillant, son cassant et sa bonne
conservation[13].
9 Le moulage : la pâte qui est à 28-30°C, est versée dans des moules à la
même température, répartie de manière uniforme dans tout le moule avant d’être refroidie.
- 17 -
Figure 9 : Process de fabrication du chocolat [12].
- 18 -
2. Intérêt de la lécithine
L’intérêt du conchage est de permettre un mélange intime des particules afin obtenir
une masse homogène. Comme nous l’avons vu au-dessus, le conchage se fait en deux parties,
ayant chacune des intérêts particuliers :
9 Le conchage à sec : il permet de
-
diminuer l'acidité par élimination des acides volatiles provenant
de la fermentation des fèves,
-
mélanger intimement les particules de sucre et du cacao
-
développer la flaveur du chocolat par réaction chimique.
9 Le conchage liquide : permet d’augmenter la fluidité de la masse en
ajoutant le beurre de cacao et l'émulsifiant (lécithine de soja). De nos jours le malaxage
intensif de la pâte peut durer jusqu'à 72 heures à une température située entre 60 et 80° dans
des cuves en acier thermo régulées. C'est cette opération qui donne au chocolat sa douceur et
son velouté : de la longueur et de la qualité de cette opération dépend le prix du produit final.
Là où un chocolat ordinaire n'est conché que quelques heures, un grand chocolat le sera
parfois plusieurs jours d’affilée.
IV.
Effets sur la santé
A. Les bienfaits
La lécithine est présente dans toutes les cellules du corps, le foie en sécrète 3 à 4
grammes par jour et une alimentation équilibrée en apporte 5 grammes. Mais d’après les
fabricants la dose conseillée est de 10 à 15 g soit 2 à 3 fois la consommation journalière.
L’organisme ne semble faire aucune différence d’utilisation entre celles qu’il produit luimême et celle d’origine alimentaire. Les lécithines libèrent des acides gras poly-insaturés et la
choline lors de leur dégradation au cours de la digestion (figure 4 et 5). De plus, les lécithines
servent à émulsifier les graisses alimentaires pour quelles puissent être absorbées par l’intestin
[15]. En effet, elles participent avec les sels biliaires et les mono-glycérides à la phase
- 19 -
micellaire de la digestion. Les lécithinases (=phosphatases) hydrolysent les lécithines en
lysolécithines qui sont alors absorbées par la cellule intestinale.
lécithinase A
CH2 O CO
R'
CO
R
HC
O
lysolécithine
CH2 OH
HC
O
acide gras
CO
R
+
R'
COOH
O
O
C O P O C C N(CH3)3+
H2
H2 H2
O
C O P O C C N(CH3)3+
H2
H2 H2
O
Figure 10 : Dégradation de la lécithine par la lécithinase A [5]
Les acides gras poly insaturés ainsi libérés sont utilisés par les cellules intestinales. On
peut donc dire que la richesse en acides gras insaturés des lécithines en font un bon
supplément nutritionnel, ainsi les U.S.A. leurs ont donné le statut de produit non toxique
« gras » (Generally Recognized As Safe).
Elle est utilisée à titre expérimental pour le traitement de la démence sénile et pour la
mobilisation des graisses de l’organisme. [11]
D’autres études ont été faites, notamment sur l’apport de choline dans l’organisme
grâce aux lécithines et sur l’effet de la lécithine sur le cholestérol.
La choline est un alcool azoté entrant dans la composition de certains lipides (dont la
lécithine) et qui se trouve à l’état libre ou estérifié dans toutes les cellules de l’organisme. Elle
est obtenue à partir de la lécithine par la lécithinase C.
acide phosphorique
CH2 O CO
R'
CO
R
HC
O
CH2 O CO
R'
CO
R
HC
O
choline
+
O
O
C O P O CH2 CH2
H2
O
N(CH3)3+
C O P O COOH
H2
O
lécithinase C
Figure 11 : Dégradation de la lécithine par la lécithinase C [5]
- 20 -
N(CH3)4+
La choline agit comme donneur de méthyle (CH3) et comme facteur lipotrope dans le
métabolisme hépatique des acides gras. Il s’agit d’une molécule qui se fixe sur les graisses et
ainsi facilite le métabolisme. Toute fois, on sait qu’il n’existe pas de carences alimentaires en
choline.
Des déficits de la transmission cholinergique peuvent causer un certain nombre de
symptômes dégénératifs de la fonction cérébrale citons comme exemple la maladie
d’Alzheimer, la dyskinésie tardive (trouble de l’activité motrice), ou la myasthénie (affection
caractérisée par une grande fatigabilité des muscles et due à un trouble de la transmission de
l’influx nerveux à la fonction du nerf et du muscle). Il a été montré que la prise de drogues
cholinomimétiques agirait sur ces symptômes.
D’après des tests sur des animaux la choline bénéficierait d’un transport actif à travers
la barrière hémato-encéphalique et sa consommation favoriserait la synthèse d’acétylcholine.
On pourrait donc en déduire que l’apport supplémentaire de choline à travers la
consommation de lécithine aurait un effet régulateur de la fonction cérébrale. Cependant, ces
études n’ont pas été démontrées par des essais cliniques et les effets favorables aux effets de
mémorisations n’ont pas été confirmés. [16 et 17]
D’après une autre étude, la lécithine aurait un impacte sur le cholestérol. Il a été
montré que l’action hydrotrope1 des savons alcalins et des sels biliaires sur la lécithine
s’exerce aussi sur le cholestérol lorsqu’il se trouve en solution aqueuse associé à la lécithine.
De plus, nous savons qu’il est constamment lié à la lécithine dans la fraction liposoluble des
tissus. De là, il a été prouvé que la dissolution de la lécithine peut entraîner la dissolution du
cholestérol et que la précipitation du cholestérol peut entraîner la précipitation de la lécithine.
Donc la lécithine pourrait intervenir contre les maladies cardiovasculaires en agissant sur le
cholestérol. [3]
D’autres bienfaits de la lécithine sur la santé sont mis en valeur dans de nombreux
sites internet qui la vendent sous forme de gélules. Mais ces vertus n’ont pas été réellement
prouvées scientifiquement. La lécithine contribue à l’élimination d’un excès de graisse dans le
sang y compris le cholestérol, ce qui empêche leur dépôt sur la paroi des artères et serait donc
1
Un hydrotrope est un produit chimique qui a la propriété d’augmenter la solubilité aqueuse de produits
chimiques organiques légèrement solubles. Sans hydrotrope, il serait impossible d’incorporer des quantités
suffisantes de surfactants, des phosphates et des solvants dans les détergents.
- 21 -
un moyen de prévention de l’athérosclérose (ceci rappelle ce que nous avons vu
précédemment sur le lien entre la lécithine et le cholestérol) [18, 19 et 20]. De plus, la
lécithine favoriserait le travail nerveux et cérébral par son apport en phosphore, elle augmente
la concentration et agit sur les troubles passagers de mémoire, elle serait alors conseillée
pendant les périodes d’examens. Elle permettrait aussi d’augmenter le bon cholestérol et de
faire baisser le mauvais cholestérol. Mais aucune contre-indication n’est citée, on peut donc
supposer que la lécithine est un additif sans effet néfaste sur la santé.
Cependant, d’après un avis relatif à une autorisation d’emploi de lécithine dans les
aliments destinés à une alimentation particulière, la section de l’alimentation et de la nutrition
du Conseil supérieur d’hygiène publique de France estime :
- que les allégations concernant l’effet hypocholestérolémiant de la lécithine et
les effets bénéfiques pour les sujets hyperlipidémiques ne sont pas acceptables au regard des
données scientifiques actuelles,
- que la revendication relative aux performances intellectuelles (mémorisation
accrue, meilleure attention, plus grande vivacité mentale) n’est pas acceptable,
- qu’en l’absence de données, il n’est pas possible de conclure à l’absence
d’effet néfaste sur une grande population et à long terme de la consommation de ce produit.
[21]
Le rapport des acides gras saturés /insaturés dans les lécithines dépend de leur
provenance, animale ou végétale (plus précisément de la famille de plantes) sachant que les
lécithines des plantes sont plus riches d’acides gras insaturés. Les lécithines provenant des
végétaux seraient donc plus bénéfiques à la santé. [3]
B. Les problèmes soulevés
L’utilisation dans l’alimentation de la lécithine de soja génétiquement modifié fait
peur au consommateur pour sa santé et l’environnement. Le soja transgénique n’est pas
autorisé en France, mais son importation en vue de sa transformation industrielle est
autorisée, 80% du soja consommé en Europe est importé d’Amérique du Nord et du Brésil, il
s’agit du soja tolérant à un herbicide de la société Monsanto. Il est utilisé pour l’alimentation
- 22 -
du bétail et, après transformation, comme ingrédient dans certains plats cuisinés et dans de
nombreux autres aliments.
Depuis le 2 septembre 1998, l’étiquetage des denrées alimentaires qui contiennent
« des produits à base d’OGM » est obligatoire en Europe. De plus, depuis le 10 avril 2000
(règlement européen n°50/2000), les fabricants doivent faire figurer sur les emballages de
leurs produits la mention « issu de maïs/soja génétiquement modifié » lorsque les ingrédients
de ces produits contiennent plus de 1% d’OGM ou lorsque les additifs ou les arômes de ces
produits en contiennent. Ces additifs et arômes n’étaient pas inclus dans le précédent
règlement concernant l’étiquetage obligatoire. [22]
Il existe des moyens efficaces de détection des OGM dans un aliment mais pour la
détection des protéines dans les lécithines en poudre il faudrait améliorer ces systèmes, et des
essais d’analyses sont en cours pour les huiles et lécithines liquides. [23] Ces étiquetages sont
censés rassurer les consommateurs mais ils ne suffisent pas, par conséquent les industriels
cherchent de nouveaux produits émulsifiants autres que la lécithine de soja, ne contenant pas
d’OGM.
Le taux de lécithines dans l’huile de soja est de 2 à 3 % et son extraction est à très
faible coût. C’est pourquoi, la plupart des lécithines du commerce sont obtenues à partir du
soja, et souvent à base de soja génétiquement modifié provenant principalement de lots
d’Amérique du Nord et du brésil. Mais à cause de ce problème on cherche à extraire la
lécithine d’une autre matière première, pour remplacer la lécithine de soja et éviter ainsi
l’usage d’O.G.M :
9 l’œuf : comme nous avons vu est une source de lécithine, il en contient
beaucoup (le jaune contient 70% de lipides dont 30% de lécithines) mais il est une matière
première trop coûteuse pour qu’on l’utilise en industrie,
9 les graines de colza, de tournesol et de lupin : elles constituent
une matière première plus rentable. les graines de tournesol sont utilisées depuis plus d’un an,
et l’utilisation du lupin et du colza est à l’étude,
9 des émulsifiants innovants : ils sont constitués de protéines
végétales que l’on va combiner à d’autres additifs ou ingrédients. En voici quelques
exemples :
-
une protéine provenant du son des grains de riz additionnée de
glucides, d’huiles peut servir d’émulsifiant,
- 23 -
-
les isolats de blé, les isolats de pois ainsi que les protéines du
lupin sont aussi utilisés comme émulsifiants. Selon la variété de lupin cultivée, cette protéine
est naturellement combinée à des matières grasses, des caroténoïdes, de la lécithine.
Il existe aussi certains hydro colloïdes (système dans lequel des particules très petites
sont en suspension dans l’eau) naturels qui peuvent jouer le rôle d’émulsifiants naturels. [24]
L’entreprise ANVAR (boulangerie) a réussi à remplacer la lécithine de soja par un émulsifiant
naturel à base de gluten, d’enzyme, et de dérivés de germes de blé. [25]
- 24 -
Conclusion
Nous avons montré une illustration de la diversité des possibilités d’emploi des agents
émulsifiants et particulièrement des lécithines. Leur mode d’action est lié au caractère
amphiphile de ces molécules. Ce caractère est primordial quand on sait que les aliments
d’aujourd’hui sont de plus en plus élaborés et complexes. Ils sont en effet, composés de
nombreux ingrédients très différents les uns des autres et non forcément miscibles. Et
pourtant, il faut préparer un produit de qualité, une bonne qualité de tenue, de texture, qualités
organoleptiques… Surtout que les consommateurs sont de plus en plus exigeants.
En outre, la lécithine se trouve être le meilleur émulsifiant, par son efficacité et son
coût peu élevé en particulier pour la lécithine de soja. On la trouve dans de nombreux
aliments contenant des matières grasses. D’autre part, d’après de nombreuses études, la
lécithine présente aucun danger pour l’homme, bien au contraire, elle pourrait être bénéfique.
Néanmoins, l’émergence des O.G.M et l’importance croissante de leur culture rend les
consommateurs perplexes et suspicieux. En effet, la lécithine est surtout extraite à partir du
soja, plante largement cultivée sous sa forme transgénique. Les conséquences sur
l’environnement et surtout sur la santé humaine sont très mal connues. L’image de la
lécithine, et donc son utilisation, en pâtit du fait de la méfiance des consommateurs. C’est
pourquoi, les industriels se tournent vers d’autres molécules comme des lécithines issues de
tournesol ou des triglycérides.
- 25 -
Bibliographie
[1] Syndicat national des producteurs d’additif alimentaire, textes législatifs et répertoire
1996. Les additifs autorisés dans les produits alimentaires. p. 476-477
[2] ROBERT Paul, 1984. Le petit Robert 1. Dictionnaire, p.1080
[3] MORELLE Jean, 1965. Chimie et biochimie des lipides , volume 1. Edition VARIA, Paris
, p. 283-298.
[4] DENIL Marie et LANNOYE Paul, 2001.Guide des additifs alimentaires, les précautions à
prendre. Frison-Roche, Paris, p.56
[5]PAUL Arnaud, 1997.chimie organique cours.Dunod, 16ième édition, Paris, p.447
[6] MALTON Jean-Louis, 2002. Additifs et auxiliaires de fabrication dans les industries
agroalimentaires. 3ème édition, édition TEC et DOC, Lavoisier, Paris, p.435-440
[7] MOLL Nicole et Manfred, 1990. Additifs alimentaires et auxiliaires technologiques.
Chimie et santé, Masson, Paris, p.62
[8] Avis relatif à l’autorisation d’un nouvel additif en alimentation animale : lécithine de soja
modifiée par acétylation et hydrolyse enzymatique,
http://www.afssa.fr/ftp/basedoc/2000sa0028.pdf, vu le 28/01/2004
[9] KARLESKIND Alain, 1992. Manuel des corps gras, tome 2. Edition Lavoisier, Paris , p.
1171
[10] Dossiers émulsifiants, Arômes Ingrédients Additifs numéro 49 décembre 2003, édition
PCA média.
[11] HAUSSEN Maurice, 1987. E comme additifs produits chimiques au menu.Flammarion,
Paris, p.92
[12] MIFA, http://www.mifa.ch/F/produkte/margarine/herstellung.html vu le 01/02/2004
[13] GRAILLE J, 2003.Lipides et corps gras alimentaires. 1er édition, édition TEC et DOC,
Lavoisier, Paris, p.280-290, 341-345, 350-353.
[14]chocoland,http://www.chocoland.com/page.php?menu=univers1_02&code=univers_02_0
3, vu le 01/02/2004
[15] SOARES M. et LOPEZ-BOTE C.J., 25 February 2002. Effects of dietary lecithin and fat
unsaturation on nutrient utilisation in weaned piglets. Animal Feed Science and Technology,
p. 169-177.
[16] GU X et LI D., 2003. Fat nutrition and metabolism in piglets : a review. Animal Feed
Science and Technology, 11 : 1.
- 26 -
[17] KARLESKIND Alain, 1992. Manuel des corps gras, tome 1. Edition Lavoisier, Paris, p.
677
[18] BEE API, http://www.beekeeping.com/dominiquemary/fr/dept_5.html, vu le 22/01/2004
[19] Hélène Corbin,
http://www.helenecorbin.com/Categories_Produits/autres_supplements.html#L, vu le
22/01/2004
[20] Le petit dico du bien être,
http://www.webzinemaker.com/admi/m4/page.php3?num_web=927&rubr=2&id=2881, vu le
22/01/2004
[21] Avis relatif à une autorisation d'emploi de lécithine dans les aliments destinés à une
alimentation particulière, http://www.afssa.fr/ftp/basedoc/2000SA0181.pdf, vu le 25/01/2004
[22] Quelle est la réglementation en vigueur ?,
http://www.ogm.agriculture.gouv.fr/questions/reponses/6.htm, vu le 28/01/2004
[23] Les produits alimentaires susceptibles de contenir des OGM ou leurs dérivés
http://www.ogm.agriculture.gouv.fr/savoir_plus/fiches/fiche18.htm, vu le 28/01/2004
[24] Pernette LANGLEY-DANYSZ, recherche des propriétés des années 2000, RIA, numéro
598-janvier 2000, p.34 à p.37
[25]
Agence
française
pour
http://www.anvar.fr/innovation/150/agro/txt/eurogerm.htm, vu le 28/01/2004
- 27 -
l'innovation,