Gélatine - Gelatin
La gélatine ou gélatine (du latin : gelatus signifiant « rigide » ou « congelé ») est un ingrédient alimentaire translucide, incolore et sans saveur, généralement dérivé du collagène provenant de parties du corps d'animaux. Il est cassant lorsqu'il est sec et caoutchouteux lorsqu'il est humide. Il peut également être appelé collagène hydrolysé, hydrolysat de collagène, hydrolysat de gélatine, gélatine hydrolysée et peptides de collagène après avoir subi une hydrolyse. Il est couramment utilisé comme gélifiant dans les aliments, les boissons, les médicaments, les capsules de médicaments et de vitamines , les films et papiers photographiques et les cosmétiques.
Les substances contenant de la gélatine ou fonctionnant de manière similaire sont appelées substances gélatineuses . La gélatine est une forme irréversiblement hydrolysée de collagène, dans laquelle l'hydrolyse réduit les fibrilles protéiques en peptides plus petits ; selon les méthodes physiques et chimiques de dénaturation, le poids moléculaire des peptides se situe dans une large gamme. La gélatine se trouve dans les desserts à la gélatine , la plupart des bonbons gélifiés et des guimauves , les crèmes glacées , les trempettes et les yaourts . La gélatine pour la cuisine se présente sous forme de poudre, de granulés et de feuilles. Les types instantanés peuvent être ajoutés à la nourriture tels quels; d'autres doivent tremper dans l'eau au préalable.
Caractéristiques
Propriétés
La gélatine est un ensemble de peptides et de protéines produits par hydrolyse partielle de collagène extrait de la peau, des os et des tissus conjonctifs d'animaux tels que les bovins domestiqués, les poulets, les porcs et les poissons. Au cours de l'hydrolyse, certaines des liaisons entre et au sein des protéines constituantes sont rompues. Sa composition chimique est, à bien des égards, étroitement similaire à celle de son collagène parent. Les qualités photographiques et pharmaceutiques de la gélatine proviennent généralement d'os de bovins et de peau de porc. La gélatine est classée comme hydrogel .
La gélatine est presque insipide et inodore avec un aspect incolore ou légèrement jaune. Il est transparent et cassant, et il peut se présenter sous forme de feuilles, de flocons ou de poudre. Les solvants polaires comme l'eau chaude, le glycérol et l'acide acétique peuvent dissoudre la gélatine, mais elle est insoluble dans les solvants organiques comme l'alcool. La gélatine absorbe 5 à 10 fois son poids en eau pour former un gel. Le gel formé par la gélatine peut être fondu par réchauffage, et il a une viscosité croissante sous contrainte ( thixotrope ). Le point de fusion supérieur de la gélatine est inférieur à la température du corps humain , un facteur important pour la sensation en bouche des aliments produits avec de la gélatine. La viscosité du mélange gélatine-eau est maximale lorsque la concentration en gélatine est élevée et que le mélange est maintenu au frais à environ 4 °C (39 °F). La gélatine commerciale aura une force de gel d'environ 90 à 300 grammes Bloom en utilisant le test Bloom de force de gel. La résistance de la gélatine (mais pas sa viscosité) diminue si elle est soumise à des températures supérieures à 100 °C (212 °F) ou si elle est maintenue à des températures proches de 100 °C pendant une période prolongée.
Les gélatines ont des points de fusion et des températures de gélification différents, selon la source. Par exemple, la gélatine dérivée du poisson a un point de fusion et de gélification inférieur à celui de la gélatine dérivée du bœuf ou du porc.
Composition
Lorsqu'elle est sèche, la gélatine se compose de 98 à 99 % de protéines, mais ce n'est pas une protéine nutritionnellement complète car elle manque de tryptophane et est déficiente en isoleucine , thréonine et méthionine . La teneur en acides aminés du collagène hydrolysé est la même que celle du collagène. Le collagène hydrolysé contient 19 acides aminés, principalement de la glycine (Gly) 26 à 34 %, de la proline (Pro) 10 à 18 % et de l' hydroxyproline (Hyp) 7 à 15 %, qui représentent ensemble environ 50 % de la teneur totale en acides aminés. Glycine est responsable de l'emballage serré des chaînes. La présence de proline restreint la conformation. Ceci est important pour les propriétés de gélification de la gélatine. D'autres acides aminés qui contribuent fortement incluent : alanine (Ala) 8-11% ; arginine (Arg) 8-9 % ; acide aspartique (Asp) 6-7 %; et acide glutamique (Glu) 10–12%.
Recherche
Digestibilité
Une étude de 2005 chez l'homme a révélé que le collagène hydrolysé était absorbé sous forme de petits peptides dans le sang.
Effets sur la peau
L'ingestion de collagène hydrolysé peut affecter la peau en augmentant la densité des fibrilles et des fibroblastes de collagène , stimulant ainsi la production de collagène. Il a été suggéré, sur la base d' études chez la souris et in vitro , que les peptides de collagène hydrolysés ont des propriétés chimiotactiques sur les fibroblastes ou une influence sur la croissance des fibroblastes.
Effets conjoints
Certaines études cliniques rapportent que l'ingestion orale de collagène hydrolysé diminue les douleurs articulaires, celles présentant les symptômes les plus sévères montrant le plus de bienfaits.
Cependant, d'autres essais cliniques ont donné des résultats mitigés. En 2011, le panel de l' Autorité européenne de sécurité des aliments sur les produits diététiques, la nutrition et les allergies a conclu qu'"une relation de cause à effet n'a pas été établie entre la consommation d'hydrolysat de collagène et l'entretien des articulations". Quatre autres études ont rapporté un bénéfice sans effets secondaires ; cependant, les études n'étaient pas approfondies et toutes ont recommandé une étude contrôlée supplémentaire. Une étude a révélé que le collagène oral n'améliorait les symptômes que chez une minorité de patients et signalait des nausées comme effet secondaire. Une autre étude n'a rapporté aucune amélioration de l'activité de la maladie chez les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde. Une autre étude a révélé que le traitement au collagène peut en fait provoquer une exacerbation des symptômes de la polyarthrite rhumatoïde .
Les préoccupations de sécurité
Le collagène hydrolysé, comme la gélatine, est fabriqué à partir de sous-produits animaux de l' industrie de la viande ou parfois de carcasses animales enlevées et nettoyées par les équarrisseurs , y compris la peau, les os et le tissu conjonctif.
En 1997, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, avec le soutien du comité consultatif sur l'EST ( encéphalopathie spongiforme transmissible ), a commencé à surveiller le risque potentiel de transmission de maladies animales, en particulier l'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB), communément appelée maladie de la vache folle. . Une étude de la FDA de cette année-là a déclaré : « ... des étapes telles que la chaleur, le traitement alcalin et la filtration pourraient être efficaces pour réduire le niveau d'agents contaminant les EST ; cependant, les preuves scientifiques sont insuffisantes à l'heure actuelle pour démontrer que ces traitements retirer l'agent infectieux de l'ESB s'il est présent dans le matériel source. Le 18 mars 2016, la FDA a finalisé trois règles finales provisoires publiées précédemment, conçues pour réduire davantage le risque potentiel d'ESB dans l'alimentation humaine. La règle finale a précisé que "la gélatine n'est pas considérée comme une matière bovine interdite si elle est fabriquée à l'aide des procédés industriels habituels spécifiés".
Le comité scientifique directeur (SSC) de l'Union européenne a déclaré en 2003 que le risque associé à la gélatine d'os bovin est très faible ou nul.
En 2006, l' Autorité européenne de sécurité des aliments a déclaré que l'avis du CSE était confirmé, que le risque d'ESB lié à la gélatine d'origine osseuse était faible et qu'elle recommandait la suppression de la demande de 2003 d'exclure le crâne, le cerveau et les vertèbres d'origine bovine plus âgés. plus de 12 mois à partir du matériau utilisé dans la fabrication de la gélatine.
Production
La demande mondiale de gélatine était d'environ 620 000 tonnes (1,4 × 10 9 lb) en 2019. À l'échelle commerciale, la gélatine est fabriquée à partir de sous-produits des industries de la viande et du cuir . La plupart de la gélatine est dérivée de peaux de porc, d'os de porc et de bétail ou de peaux de bétail fendues. La gélatine fabriquée à partir de sous-produits du poisson évite certaines des objections religieuses à la consommation de gélatine. Les matières premières sont préparées par différents procédés de durcissement, acides et alcalins qui sont utilisés pour extraire l'hydrolysat de collagène séché. Ces processus peuvent prendre plusieurs semaines et les différences entre ces processus ont de grands effets sur les propriétés des produits de gélatine finaux.
La gélatine peut également être préparée à la maison. L'ébullition de certains morceaux de viande ou d'os cartilagineux entraîne la dissolution de la gélatine dans l'eau. Selon la concentration, le bouillon résultant (une fois refroidi) formera naturellement une gelée ou un gel. Ce processus est utilisé pour l' aspic .
Bien qu'il existe de nombreux processus par lesquels le collagène peut être converti en gélatine, ils ont tous plusieurs facteurs en commun. Les liaisons intermoléculaires et intramoléculaires qui stabilisent le collagène insoluble doivent être rompues, ainsi que les liaisons hydrogène qui stabilisent l' hélice de collagène doivent être rompues. Les procédés de fabrication de la gélatine se composent de plusieurs étapes principales :
- Prétraitements pour préparer les matières premières à l'étape d'extraction principale et pour éliminer les impuretés qui peuvent avoir des effets négatifs sur les propriétés physico-chimiques du produit de gélatine final.
- Hydrolyse du collagène en gélatine.
- Extraction de la gélatine du mélange d'hydrolyse, qui se fait généralement avec de l'eau chaude ou des solutions acides diluées en plusieurs étapes.
- Les traitements de raffinage et de récupération comprenant la filtration, la clarification, l'évaporation, la stérilisation, le séchage, l'orniérage, le broyage et le tamisage pour éliminer l'eau de la solution de gélatine, pour mélanger la gélatine extraite et pour obtenir un produit final séché, mélangé et broyé.
Prétraitements
Si la matière première utilisée dans la production de la gélatine est dérivée d' os , des solutions acides diluées sont utilisées pour éliminer le calcium et d'autres sels. De l'eau chaude ou plusieurs solvants peuvent être utilisés pour réduire la teneur en matière grasse, qui ne doit pas dépasser 1% avant l'étape d'extraction principale. Si la matière première est constituée de cuirs et peaux ; la réduction de taille, le lavage, l'épilation des peaux et le dégraissage sont nécessaires pour préparer les cuirs et peaux à l'étape d'hydrolyse.
Hydrolyse
Après la préparation de la matière première, c'est-à-dire l'élimination de certaines impuretés telles que les graisses et les sels, le collagène partiellement purifié est converti en gélatine par hydrolyse. L'hydrolyse du collagène est réalisée par l'une des trois méthodes différentes : hydrolyse acide , alcaline et enzymatique . Le traitement à l'acide est particulièrement adapté aux matériaux moins complètement réticulés tels que le collagène de peau de porc et nécessite normalement de 10 à 48 heures. Le traitement alcalin convient au collagène plus complexe comme celui que l'on trouve dans les peaux de bovins et nécessite plus de temps, normalement plusieurs semaines. Le traitement alcalin a pour but de détruire certaines réticulations chimiques encore présentes dans le collagène. Dans l'industrie de la gélatine, la gélatine obtenue à partir de matières premières traitées à l'acide a été appelée gélatine de type A et la gélatine obtenue à partir de matières premières traitées aux alcalis est appelée gélatine de type B.
Des progrès sont en cours pour optimiser le rendement de la gélatine en utilisant l'hydrolyse enzymatique du collagène. Le temps de traitement est plus court que celui requis pour le traitement alcalin et aboutit à une conversion presque complète en produit pur. Les propriétés physiques du produit de gélatine final sont considérées comme meilleures.
Extraction
L'extraction est effectuée avec de l'eau ou des solutions acides à des températures appropriées. Tous les procédés industriels sont basés sur des valeurs de pH neutres ou acides car si les traitements alcalins accélèrent la conversion, ils favorisent également les processus de dégradation. Les conditions d'extraction acides sont largement utilisées dans l'industrie, mais le degré d'acide varie selon les processus. Cette étape d'extraction est un processus en plusieurs étapes, et la température d'extraction est généralement augmentée dans les étapes d'extraction ultérieures, ce qui garantit une dégradation thermique minimale de la gélatine extraite.
Récupération
Ce processus comprend plusieurs étapes telles que la filtration, l'évaporation, le séchage, le broyage et le tamisage. Ces opérations dépendent de la concentration et dépendent également de la gélatine particulière utilisée. La dégradation de la gélatine doit être évitée et minimisée, de sorte que la température la plus basse possible est utilisée pour le processus de récupération. La plupart des récupérations sont rapides, tous les processus étant effectués en plusieurs étapes pour éviter une détérioration importante de la structure peptidique. Une structure peptidique détériorée conduirait à une faible résistance du gel, ce qui n'est généralement pas souhaité.
Les usages
Première histoire des applications alimentaires
Le Kitab al-Tabikh du Xe siècle comprend une recette pour un aspic de poisson, préparé en faisant bouillir des têtes de poisson.
Une recette de bouillon de viande en gelée se trouve dans Le Viandier , écrite vers 1375.
Au XVe siècle en Grande-Bretagne, les sabots des bovins étaient bouillis pour produire un gel. À la fin du XVIIe siècle, l'inventeur français Denis Papin avait découvert une autre méthode d'extraction de la gélatine par ébullition des os. Un brevet anglais pour la production de gélatine a été accordé en 1754. En 1812, le chimiste Jean-Pierre-Joseph d'Arcet (fr) a encore expérimenté l'utilisation de l'acide chlorhydrique pour extraire la gélatine des os, et plus tard avec l'extraction à la vapeur, ce qui était beaucoup plus efficace. Le gouvernement français considérait la gélatine comme une source potentielle de protéines bon marché et accessibles aux pauvres, en particulier à Paris. Les applications alimentaires en France et aux États-Unis au cours du XIXe siècle semblent avoir établi la polyvalence de la gélatine, y compris l'origine de sa popularité aux États-Unis sous le nom de Jell-O . À partir du milieu des années 1800, Charles et Rose Knox de New York fabriquaient et commercialisaient de la poudre de gélatine, diversifiant l'attrait et les applications de la gélatine.
Utilisations culinaires
Probablement mieux connu comme agent gélifiant en cuisine , différents types et qualités de gélatine sont utilisés dans une large gamme de produits alimentaires et non alimentaires. Des exemples courants d'aliments qui contiennent de la gélatine sont les desserts à la gélatine , les bagatelles , les aspics , les guimauves , les bonbons au maïs et les confiseries telles que les Peeps , les oursons gommeux , les collations aux fruits et les bébés gelés . La gélatine peut être utilisée comme stabilisant , épaississant ou texturant dans des aliments tels que le yaourt, le fromage à la crème et la margarine ; il est également utilisé dans les aliments à teneur réduite en matières grasses pour simuler la sensation de gras en bouche et pour créer du volume. Il est également utilisé dans la production de plusieurs types de boulettes de soupe chinoises, en particulier les boulettes de soupe shanghaïennes, ou xiaolongbao , ainsi que le mantou Shengjian , un type de boulette frite et cuite à la vapeur. Les garnitures des deux sont faites en combinant du porc haché avec des cubes de gélatine, et au cours de la cuisson, la gélatine fond, créant un intérieur moelleux avec un caractère collant gélatineux caractéristique.
La gélatine est utilisée pour la clarification des jus, comme le jus de pomme, et du vinaigre.
Isinglass est obtenu à partir des vessies natatoires des poissons. Il est utilisé comme agent de collage pour le vin et la bière. Outre la gelée de hartshorn , issue de bois de cerf (d'où le nom de « hartshorn »), l'ichtyocolle était l'une des plus anciennes sources de gélatine.
Produits de beauté
Dans les cosmétiques, le collagène hydrolysé peut être trouvé dans les crèmes topiques, agissant comme revitalisant et hydratant pour la texture du produit. Les implants de collagène ou les produits de comblement dermique sont également utilisés pour traiter l'apparence des rides, des imperfections du contour et des cicatrices d'acné, entre autres. La Food and Drug Administration des États-Unis a approuvé son utilisation et identifie les cellules de vache (bovine) et humaines comme sources de ces charges. Selon la FDA, les effets souhaités peuvent durer de 3 à 4 mois, ce qui est relativement la durée la plus courte par rapport à d'autres matériaux utilisés dans le même but.
Autres utilisations techniques
- Certains équipements d'éclairage professionnel et théâtral utilisent des gels de couleur pour changer la couleur du faisceau . Historiquement, ceux-ci étaient fabriqués avec de la gélatine, d'où le terme de gel de couleur.
- À l'origine, la gélatine constituait l'enveloppe de toutes les capsules de médicaments et de vitamines pour les rendre plus faciles à avaler. Bien qu'il fasse généralement encore de l' hypromellose , une alternative végétarienne acceptable à la gélatine qui est plus chère à produire, est également utilisée.
- Certaines colles animales telles que la colle de peau peuvent être de la gélatine non raffinée.
- Il est utilisé pour maintenir les cristaux d' halogénure d'argent dans une émulsion dans pratiquement tous les films et papiers photographiques . Malgré des efforts importants, aucun substitut approprié ayant la stabilité et le faible coût de la gélatine n'a été trouvé.
- Utilisé comme support, enrobage ou agent de séparation pour d'autres substances, par exemple, il rend le β-carotène soluble dans l'eau, conférant ainsi une couleur jaune à toutes les boissons gazeuses contenant du β-carotène.
- La gélatine balistique est utilisée pour tester et mesurer les performances des balles tirées par des armes à feu .
- La gélatine est utilisée comme liant dans les têtes d' allumettes et le papier de verre .
- Les cosmétiques peuvent contenir une variante non gélifiante de la gélatine sous le nom de collagène hydrolysé (hydrolysat).
- La gélatine a été utilisée pour la première fois comme encollage de surface externe pour le papier en 1337 et a continué comme agent d'encollage dominant de tous les papiers européens jusqu'au milieu du XIXe siècle. À l'époque moderne, on le trouve principalement dans le papier aquarelle et parfois dans les papiers d'impression glacés, les papiers artistiques et les cartes à jouer. Il maintient les plis du papier crépon .
- Biotechnologie : La gélatine est également utilisée dans la synthèse d' hydrogels pour des applications d' ingénierie tissulaire . La gélatine est également utilisée comme agent de saturation dans les dosages immunologiques et comme enrobage. Le test de dégradation de la gélatine permet de visualiser et de quantifier l'invasion au niveau subcellulaire au lieu d'analyser le comportement invasif de cellules entières, pour l'étude des protubérances cellulaires appelées invadopodes et podosomes , qui sont des structures protrusives dans les cellules cancéreuses et jouent un rôle important dans l'attachement et le remodelage cellulaires de la matrice extracellulaire (MEC).
Restrictions alimentaires et substituts de gélatine
La consommation de gélatine provenant d'animaux particuliers peut être interdite par des règles religieuses ou des tabous culturels.
- Les coutumes islamiques halal et juives casher exigent de la gélatine provenant de sources autres que les porcs, comme le bétail (qui a été abattu conformément aux réglementations religieuses) ou le poisson (qu'ils sont autorisés à consommer). D'un autre côté, les juristes islamiques ont soutenu que le traitement chimique "purifie" suffisamment la gélatine pour qu'elle soit toujours halal, un argument le plus courant dans le domaine de la médecine. De même, la gélatine en médecine est sans doute autorisée dans le judaïsme, car elle n'est pas utilisée comme aliment.
- Les Roms se méfient des produits à base de gélatine qui peuvent avoir été fabriqués à partir de chevaux, car leur culture interdit la consommation de chevaux . Certaines entreprises précisent la provenance de la gélatine utilisée. Presque aucune gélatine industrielle n'est dérivée du cheval.
Les végétaliens et les végétariens ne mangent pas d'aliments contenant de la gélatine d'origine animale. De même, les coutumes sikhes , hindoues et jaïnes peuvent exiger des alternatives à la gélatine provenant de sources autres que les animaux, car de nombreux hindous, la plupart des jaïns et certains sikhs sont végétariens. Des alternatives partielles aux gélatines d'origine animale comprennent l' agar aux extraits d' algues et le carraghénane , et les extraits végétaux de pectine et de konjac .
Les références
Liens externes
Médias liés à la gélatine sur Wikimedia Commons