EXTRACTION ET RAFFINAGE
DU SUCRE
Gérard GOMEZ *
Plan de
l'étude
1-1) Généralités
1-3) Quelques chiffres
2)
Les traitements permettant d'obtenir le saccharose
2-1) L'extraction
2-2) Les purifications et la cristallisation
2-3) La
décoloration
|
La
chlorophylle |
|
|
Cellulose,
hémicelluloses, lignine |
|
|
Glucose,
galactose, lactose, maltose, amidon |
|
|
Les
pectines |
|
|
Acides
aconitique, oxalique, succinique, glycolique, malique, lactique, citrique |
|
|
Anthocyanes
et tanins |
|
|
La
bétaïne |
|
|
Sucre
inverti |
|
|
Le
raffinose |
|
|
Saponines |
|
|
La
canne à sucre |
|
|
La
chaux, l'eau de chaux, le lait de chaux |
|
|
Les
amino-acides du vesou |
1-1) Généralités :
-
Les glucides
Photosynthèse
:
Les plantes vertes tirent l’énergie
dont elles ont besoin pour vivre et se développer de la lumière du soleil et
produisent des substances, à partir du dioxyde de carbone puisé dans l’air et à
partir de l’eau captée par les racines, selon l’équation suivante :
La photosynthèse n'a lieu que dans
les cellules qui contiennent de la chlorophylle (voir annexe
1), celle-ci jouant le rôle de catalyseur en transformant par des réactions
complexes, l'énergie lumineuse en énergie potentielle sous forme d'électrons excités
permettant certaines réactions chimiques. La chlorophylle est contenue dans les
chloroplastes des cellules végétales.
Parce
que la formule brute de la plupart des substances synthétisées, fait apparaître
hydrogène et oxygène dans les mêmes proportions que dans l’eau K.Schmidt leur a
donné en 1844 le nom d'hydrates de carbone. A cause de la saveur
particulière de quelques unes on les a aussi appelées sucres ; on continue
parfois à employer ce terme, mais on utilise aujourd'hui de préférence
l'appellation glucides. La terminaison
– ose permet de désigner certains d'entr'eux.
- Le saccharose :
Dans le vocabulaire scientifique, le
sucre que nous utilisons couramment est appelé saccharose (du latin saccharum
et du grec saccheron).On rencontre aussi parfois l’appellation « sucrose
».
Le saccharose s'est formé au cours de
la photosynthèse. Il est très aisément soluble dans l’eau : 200g dans 100ml à
20°C (à 100°C : 400g dans 100ml) et, de ce fait, il circule facilement dans les
plantes afin de leur fournir l’énergie qui leur est nécessaire. Toutefois,
cette substance fixe de grandes quantités d’eau et influe de ce fait sur
l’équilibre osmotique. La teneur en saccharose de la sève des plantes n’excède
par conséquent guère plus de 15%.
Il est constitué de deux oses
élémentaires à six carbones (hexoses), l' α-glucose et le β-fructose
liés par liaison osidique :
Le nom systématique de
cette molécule est α-D-glucopyrannosyl-β-D-fructofurannose.
1-2) Les plantes sucrières :
Les plantes qui permettent
d'obtenir le sucre sont :
- Dans les pays tempérés :
La
betterave sucrière (Beta vulgaris var.saccharifera) qui comme
l'épinard appartient à la famille des Amaranthacées (autrefois classée
dans Chénopodiacées) ; c'est un légume-racine bisannuel qui synthétise
le sucre par ses feuilles et qui le stocke dans sa racine.
C'est
le chimiste et pharmacien Andreas
Sigismund Marggraf (1709–1782) qui en examinant la teneur en sucres de
diverses plantes locales découvrit en 1747 que la betterave fourragère
produisait un sucre identique à celui de la canne à sucre.
Son élève, le physicien et chimiste Franz Karl Achard (1753-1821)
mena dans son domaine près de Berlin des expériences en vue de sélectionner des
betteraves particulièrement riches en sucre et parvint ainsi à convaincre le
roi Friedrich Wilhelm III de Prusse de l’intérêt de produire du sucre à partir
de ressources nationales. Avec le soutien du roi, la première usine de
fabrication du sucre put ouvrir ses portes en Silésie dès 1802.
Les
betteraves sucrières actuellement utilisées en Europe sont issues de la blanche
de Silésie résultant des sélections d'Achard.
Les
5 principaux pays producteurs de betteraves sucrières en 2017 sont les suivants
(entre parenthèses la quantité arrondie produite en millions de tonnes) :
- Russie (52)
- France (34)
- Allemagne (34)
- Etats-Unis (32)
- Turquie (21)
(Source
fr.statista.com)
- Dans les zones tropicales et
subtropicales (entre le 35ème degré de latitude Nord et le 30ème
degré de latitude Sud) :
La canne
à sucre Saccharum officinarum (voir annexe 11)
C'est une plante à rhizome formant des touffes de tiges vigoureuses
en canne de couleur jaune à violet, appartenant à la famille des graminées (ou
poacées).Les températures élevées (26°C à 34°C) favorisent sa croissance ; elle
ne croît plus au dessous de 20°C. Elle nécessite aussi un sol bien aéré et
riche, une bonne irrigation, un bon ensoleillement.
La période la plus
favorable à la récolte est déterminée par l'indice de réfraction de la sève de
la plante obtenue à partir des tiges.
Les 5 principaux pays
producteurs de canne à sucre en 2017 sont les suivants (entre parenthèses la
quantité arrondie produite en millions de tonnes) :
- Brésil (758)
- Inde (306)
- Chine (104)
- Thaïlande (103)
- Pakistan (73)
(Source
fr.statista.com)
1-3) Quelques chiffres :
Environ 25% du sucre produit
dans le monde provient de la betterave et environ 75% de la canne à sucre.
Les 10 pays principaux
producteurs de sucre et qui assurent à eux seuls plus de 60% de la production
mondiale sont, pour ces dernières années, dans l'ordre :
Le Brésil, l'Inde, la
Chine, la Thaïlande, les Etats-Unis, le Mexique, le Pakistan, la Russie, la
France et l'Australie.
2) Les
traitements permettant d'obtenir le saccharose :
2-1) L'extraction :
|
- A
partir de la betterave |
Avant extraction du sucre, la
composition globale de la racine de betterave est la suivante :
|
Eau |
73-76,5% |
|
Matière
sèche |
23,5-27% |
|
Dont : |
|
|
Saccharose |
14-21% |
|
Composés solubles |
2,5% |
|
Composés insolubles |
4,5-5% |
(Source : "Sugar Technology, PW Van der Poel,
H.Schiweck, T. Schwartz, Ed. Bartens 1998)
· Les composés solubles (2,5%) se répartissent en
Ø Substances organiques azotées (1,2%) :
Protéines
(0,7%) – Bétaïne (0,2%) – Amino-acides (0,2%) – Amines
et sels d'ammonium (0,1%)
Ø Substances organiques non azotées (0,8%) :
Sucre inverti (0,2%) – Raffinose
(0,07%) – Acides organiques (0,27%) – Pectines (0,1%) –
Lipides (0,1%) – Saponine (0,01%) – Autres (dont
composés phénoliques) (0,05%)
Ø Substances minérales (0,5%) :
K2O
(0,24%) – MgO (0,05%) – CaO (0,05%) – Na2O (0,04%) – Phosphates
(0,07%) – Sulfates (0,02%) – Silicates ( 0,01%) – Chlorures ( 0,01%) – Sels
d'aluminium et sel de fer III (0,01%).
· Les composés insolubles (5%)
se répartissent en
Cellulose (1,2%) – Hémicellulose
(1,1%) – Pectines – Protéines (0,1%) – Lignine
(0,1%) – Saponines (0,05%) – Cendre (0,1%).
NB : On
trouvera en annexe quelques précisions sur certaines de ces substances : la
bétaïne (annexe 7), le sucre inverti (annexe
8), le raffinose (annexe 9), les saponines (annexe 10).
Extraction
du sucre
|
|
Après
la cueillette, les transformations doivent être rapides car une fois coupée
la plante consomme 200 à 400g de sucre par tonne de betterave et par jour
pour ses besoins propres. Les
racines après lavage pour enlever la terre et les graviers sont rapées en
copeaux, ou coupées en rondelles ou en lanières de 1 à 2 mm d'épaisseur
(appelées cossettes), puis aspergées d'eau à 70-80°C dans un cylindre (voir
schéma) qui tourne autour de son axe ce qui permet d'extraire le jus sucré ;
c'est par diffusion que le sucre passe des cellules des cossettes où il est
en forte concentration vers l'eau chaude où la concentration est plus faible
(nulle au début). La chaleur permet de modifier un peu les membranes des
cellules pour les rendre perméables au sucre et faciliter l'opération. |
|
Document émanant du
site
https://www.lesucre.com/mediatheque/la-diffusion-une-technique-en-osmose-avec-la-nature |
A la
fin de cette opération, les cossettes sont pressées puis récupérées ; ce sont
alors des pulpes utilisées dans l'alimentation animale. |
Le jus brut issu de la
diffusion est noir-grisâtre opalescent.
Il contient :
Eau
Saccharose
K, Mg, Na, Ca, PO43-,
SO42-, Cl-, SiO2, Fe, Al.
Matières
organiques non azotées : Acide lactique, acide oxalique, acide citrique, acide malique, sucre inverti,
colorants, caramels, composés polyphénoliques.
Matières
organiques azotées dissoutes : Amides, amines, bétaïne, colorants, mélanoïdines.
Matières
organiques azotées colloïdales : protéines, pectines …
Ce jus est acide (pH
environ 6) ; à ce pH l'inversion du saccharose a lieu mais reste très faible.
Il mousse à cause des
saponines.
Sa couleur foncée est due :
v A la formation de mélanines (brunissement enzymatique).
Les composés phénoliques présents dans les
vacuoles des cellules de la racine de betterave sont libérés lors du découpage
en rondelles et entraînés dans le jus lors de la diffusion. Les
polyphénoloxydases (PPO) enzymes situés au niveau des membranes et donc séparés
des phénols dans la racine vont également être libérés dans le jus. L'oxydation
des phénols a lieu et conduit à la formation des mélanines insolubles qui
seront enlevées lors de traitement ultérieurs.
v A la formation de mélanoïdines ; c'est un brunissement non
enzymatique (Réaction de Maillard).
Les mélanoïdines se forment
lors des réactions de Maillard entre les amines (acides aminés, protéines..) et
les sucres réducteurs (glucose et autres aldoses) ; Ces réactions complexes ont
lieu à température ambiante mais une élévation de température accélère le
processus.
v A la dégradation thermique du saccharose et des hexoses (caramel)
|
- A
partir de la canne à sucre |
Avant traitement la composition globale de la canne à sucre
est
|
Eau |
72-77% |
|
Fibres
ligneuses |
10-18% |
|
Saccharose |
12-16% |
|
Impuretés |
1-6% |
(Source ACER Centre de
recherche développement et de transfert technologique en acériculture – Alfa
Arzate)
Les tiges auxquelles on a
enlevé la partie supérieure portant les feuilles (qui n'a pas beaucoup de
sucre), sont découpées en cylindres de 10 cm de longueur environ.
On soumet ces cylindres à plusieurs
broyages dans des moulins tournant lentement (environ cinq tours par minute).
On obtient un jus sucré appelé le "vesou", trouble et de couleur
brune.
La partie fibreuse,
ligneuse, des cannes après broyage est appelée "bagasse" ; elle
contient de la cellulose, des hémicelluloses (pentosanes) de la lignine (voir annexe 2) et sert de combustible aux chaudières qui
alimentent l'usine en vapeur.
Remarque :
Composition du vesou
On peut donner la
composition du jus sucré résultant du broyage des cannes à sucre :
|
Eau |
80-85% |
|
Saccharose |
10-18% |
|
Oses
réducteurs |
0,3-3 % |
|
Composés
organiques non sucrés |
0,7-3% |
|
Composés
inorganiques |
0,2-0,6% |
(Source ACER Centre de
recherche développement et de transfert technologique en acériculture – Alfa
Arzate)
- Les
oses réducteurs possèdent un groupe aldéhyde : glucose, galactose …pour
les monosaccharides, lactose, maltose….. pour les disaccharides, et amidon
….pour les polymères (voir annexe 3).
- Les
composés organiques non sucrés correspondent à :
Ø Des hémicelluloses (voir annexe 2)
Ø Des pectines (voir annexe 4)
Ø Des composés organiques azotés :
v Une protéine : l'albumine
v Des amino-acides : glycine, acide aspartique, asparagine,
glutamine (voir annexe 13)
Ø Des acides organiques :
Ce sont les acides
aconitique, oxalique, succinique, glycolique et malique (voir annexe
5)
Ø Des composés colorés :
Il s'agit de chlorophylle
(voir annexe 1), d'anthocyanes (voir annexe
6), de tanins (voir annexe 6)
2-2) Les purifications et la
cristallisation
|
- A
partir de la betterave |
Il est nécessaire, avant de
recueillir le saccharose à partir du jus sucré dans lequel il est dissous, de
traiter ce jus pour enlever les substances indésirables. Le principe de ces purifications
est le suivant :
- Traitements
à la chaux
(voir annexe 12) :
Ø Préchaulage :
On ajoute progressivement
du lait de chaux jusqu'à introduire l'équivalent d'environ 2,5g de CaO par litre
de jus sucré ; cela correspond à 20% de l'addition totale de chaux pour
l'ensemble des traitements. Le pH final est d'environ 11,5. La température est
aux alentours de 40 à 45°C (dans certains procédés on monte jusqu'à 70-75°C) ;
le temps de contact est d'environ 15 minutes.
Cette étape permet de
précipiter sélectivement les acides oxalique, citrique, malique, sous forme de
sels de calcium insolubles, mais également les anions phosphate, sulfate. La
basicité du milieu permet aussi de faire précipiter des hydroxydes de cations à
2 ou 3 charges positives (sels de fer, d'aluminium).
Le préchaulage entraîne la
coagulation et la floculation des protéines, des saponines et des colorants
polyphénoliques.
Ø Chaulage massif :
Le jus est chauffé jusqu'à
85°C et on lui ajoute massivement du lait de chaux (l'équivalent de 10 à 12g de
CaO par litre de jus sucré).
Cette opération assure la
dégradation des amines, des amides qui sont transformés en sels de calcium
insolubles ; elle entraîne également la dégradation des sucres réducteurs
(glucose et fructose) qui conduit à des composés colorés, les PDAH (Produits de
dégradation alcaline des hexoses).
- Carbonatations-
décantation- filtration – Echange d'ions
Ø Première carbonatation
On fait barboter dans le
jus sucré et chaud après le chaulage massif, du dioxyde de carbone ; la
température est de 85°C et le temps de barbotage environ 10 minutes. Il se
produit la réaction :
Cette opération a pour but
de faire précipiter la chaux en excès dans le jus sous forme de cristaux de
carbonate de calcium. Les colorants PDAH vont être adsorbés par ces cristaux
naissants.
Ø Décantation
Sous l'effet de la pesanteur,
a lieu une première séparation entre le jus sucré et les précipités
précédemment formés.
On obtient un jus clair.
Ø Deuxième carbonatation
On envoie à nouveau du
dioxyde de carbone ; la température est plus élevée 90°C environ et le temps 12
minutes.
On entraîne ainsi de la
chaux que l'on transforme en carbonate de calcium.
Ø Filtration
Cette fois il faut une
filtration car les cristaux de CaCO3 sont plus petits et plus
difficiles à séparer ; on opère sous pression.
On obtient un jus clair
dont la concentration en saccharose varie entre 10 et 15%.
Ø Echange d'ions
Les dernières traces d'ions
calcium sont enlevées par passage du jus sur des résines échangeuses d'ions ;
les ions Ca2+ sont remplacées par des ions Na+.
- Evaporation
Par ébullition on concentre
le jus purifié jusqu'à être près de la saturation.
- Cristallisation
On place le jus dans des
autoclaves construits pour travailler sous vide et on diminue la pression pour
amener le jus à ébullition ; celle-ci se produit à basse température ce qui
évite la formation de caramel. On élimine ainsi l'eau jusqu'à être en
sursaturation en saccharose. On envoie alors de fins cristaux de sucre dans
cette solution ce qui provoque la précipitation du saccharose jusque là
dissous.
La maîtrise de la taille
des cristaux recherchés nécessite plusieurs autres opérations, malaxage,
centrifugation….
Le sucre destiné à l’usage
domestique se présente sous forme de petits cristaux, c’est pourquoi on parle
de sucre cristallisé. De plus gros cristaux, obtenus par une lente
cristallisation, sont connus sous le nom de sucre candi. Les cristaux de sucre
appartiennent au système de cristallisation monoclinique. Le terme « candi »
vient de l’arabe qandi (sucre cristallisé).
Remarque : Le
reste de sirop forme la mélasse. Celle–ci est utilisée comme aliment pour le
bétail, une partie peut également être transformée par fermentation en éthanol
; on l'utilise aussi parfois pour obtenir de la levure ou de l'acide citrique.
- Séchage
et conditionnement
On place les cristaux
encore humides dans des sécheurs à tambour et on envoie à contre-courant de
l'air d'abord chaud (50°C) puis froid et sec.
Les cristaux secs sont
ensuite tamisés et conservés en vrac dans des silos où de l'air est insufflé.
Puis vient le conditionnement
; soit le saccharose est ensaché en poudre, soit il subit une série d'étapes
(tamisage, humidification, moulage en morceaux puis séchage) avant d'être
conditionné dans des boîtes.
|
- A
partir de la canne à sucre |
Les procédés de purification
et de cristallisation du sucre de canne à partir du vesou sont assez semblables
à ceux décrits pour la betterave sucrière à partir du jus sucré brut.
2-3) La décoloration
Le jus obtenu avant
concentration et cristallisation est coloré ; lors des opérations qui ont été
faites et qui ont précédemment été décrites il y a eu formation de composés
colorés :
Mélanines, mélanoïdines,
caramel et en plus, pour le jus résultant du sucre de canne, des anthocyanes,
de la chlorophylle et des tanins.
Si l'on souhaite obtenir du
sucre parfaitement blanc, il faut procéder à d'autres opérations.
Parmi les techniques qui
ont été ou sont employées pour obtenir du jus incolore avant sa concentration
on trouve :
- La sulfitation
Il s'agit de l'addition de
dioxyde de soufre, SO2, ou d'hydrogénosulfite de sodium, NaHSO3,
dont le rôle est de réduire les matières colorantes organiques ce qui fait
disparaître la couleur.
- L'action du peroxyde d'hydrogène (l'eau
oxygénée), H2O2, un oxydant dont le rôle est aussi de transformer
les substances colorées du milieu mais en les oxydant cette fois ; il détruit
ou modifie le groupe chromophore du colorant et transforme parfois les groupes
auxochromes qui l'accompagnent.
Remarque : Ces
deux techniques ne font pas disparaître les molécules à l'origine de la
coloration, elles n'ont pour effet que de les transformer en composés
incolores.
- Le traitement au noir animal :
Cette technique qui a
longtemps été utilisée et qui ne l'est plus de nos jours consistait à mettre en
contact le jus coloré avec du carbone en poudre résultant de la calcination des
os d'animaux à l'abri de l'air.
La poudre noire (15% de
carbone environ) retient par adsorption les molécules colorées ce qui en
débarrasse le milieu. Il est nécessaire de filtrer ensuite.
La
chlorophylle
Elle existe sous plusieurs
formes, A,B,D dont les structures sont données ci-dessous :
|
|
|
A : X = CH=CH2 Y = CH3 B : X = CH=CH2 Y = CHO D : X = CHO Y =
CH3 |
Cellulose, hémicelluloses, lignine
- Cellulose :
Il s'agit d'un polymère fait d'enchaînements
de β-D-glucopyranose
Les différentes chaînes linéaires placées côte à côte sont liées par de
nombreuses liaisons hydrogène ce qui donne à ce matériau une très grande
rigidité et qui explique qu'elle est la substance de soutien (parois) des
cellules jeunes des végétaux.
La cellulose pratiquement pure est tirée du fruit du cotonnier; il contient des
graines recouvertes d’un duvet formé de fibres de 2 à 7 cm de long;
débarrassées des impuretés, ces fibres constituent le coton hydrophile.
La cellulose s’obtient également à partir du bois; le
bois est essentiellement constitué de cellulose et de lignine; un traitement à
l’hydrogénosulfite de calcium détruit la lignine; il reste la pâte de bois; on
en fait le papier, le carton, ....
Elle n'est pas attaquable par les sucs digestifs de l'homme. C'est une matière
première de tout premier ordre dans l'industrie chimique.
Elle est insoluble dans l'eau et la plupart des solvants organiques et n'est
solubilisée que par une solution ammoniacale d'hydroxyde de cuivre(II) : la
liqueur de Schweitzer. Son hydrolyse acide conduit au glucose.
- Hémicelluloses ou pentosanes (ce nom est
préférable car ces substances ont peu de points communs avec la
cellulose).
a)
Composition :
Les hémicelluloses sont des polymères plus
courts (masse molaire inférieure) ou ramifiés formés à partir de pentoses (oses
à cinq atomes de carbone comme le xylose), ou d'hexoses autres que le glucose (galactose
par exemple). Quelle que soit l'espèce d’arbre on retrouve la même structure
pour la cellulose alors que les hémicelluloses ont des compositions et des
structures qui varient considérablement selon qu'elles proviennent de feuillus
ou de résineux. Les hémicelluloses de feuillus sont généralement plus riches en
pentoses, que celles des résineux qui habituellement contiennent davantage
d'hexoses.
b)
Exemples d'hémicelluloses présentes dans le bois
:
Les xylanes par exemple que l'on trouve en
abondance dans le bois de bouleau (Betula pendula et betula lenta)
correspondent à des unités de xylopyrannose unies entr'elles par des liaisons b-1->4-glycosidiques
; le schéma simplifié ci-dessous montre ces enchaînements de xylose.
Dans les xylanes il y
a aussi des substituants latéraux d'acide glucuronique et des fonctions
alcool (-OH) sont méthoxylées (transformées en –OCH3)
:
Les glucomannanes ou les galactomannanes
existent en plus grande quantité dans les résineux.
- Les lignines :
a) Composition :
C'est le troisième constituant de la paroi cellulaire (constituant de la paroi
secondaire des cellules des végétaux) ; c'est un polymère réticulé
(tridimensionnel) dont la structure complexe varie, comme pour les
hémicelluloses, en fonction de l'espèce, de l'âge du végétal et des conditions
climatiques.
On peut cependant dégager une structure de base commune dite "phénol
propane" :
|
- pour les plantes annuelles : |
|
- pour les bois résineux |
|
- pour les bois feuillus |
|
b) Rôle :
La lignine agit comme un ciment entre les fibres du bois et comme élément
rigidifiant à l'intérieur des fibres.
Les lignines de feuillus ayant plus de groupements méthoxy, présentent moins de
liaisons intermoléculaires (liaisons hydrogène) et sont par conséquent plus
facilement dissoutes.
Glucose, galactose, lactose, maltose, amidon.
|
Glucose |
|
|
Galactose |
|
|
Lactose |
|
|
Maltose |
|
|
Amidon |
|
Les pectines
C'est
un ensemble complexe formé d'une ossature majoritaire résultant d'un
enchaînement d'acides α-D-galacturonique liés en 1-4 (unités
homogalacturonanes)
Certaines de ces unités homogalacturonanes
peuvent être acétylées (par estérification de certains –OH) et/ou méthylées
(par transformation de certains –COOH en esters méthyliques) :
Certaines unités homogalacturonanes peuvent
être substituées par des oses :
-
Rhamnogalacturonanes
L'ose est alors le L(-)-rhamnose :
|
|
|
-
Xylogalacturonanes
L'ose est alors le D(+)-xylose :
|
|
|
-
Apiogalacturonanes
L'ose est alors le D-apiose
|
|
|
On peut donner un aperçu général de la
structure d'une pectine par le schéma suivant :
Roger PRAT, Michèle MOSINIAK, Jean-Claude
ROLAND : La paroi primaire de la cellule végétale ; les pectines.
Les pectines sont utilisées dans les
industries cosmétique, pharmaceutique ainsi que dans l'industrie alimentaire où
elles servent (E 440) comme agent de texture, gélifiants, stabilisants et
épaississants (confitures par exemple).
Les facteurs influant sur le mécanisme
d'association des pectines et donc sur la formation des gels sont, le degré de
méthylation (% de méthylation de la chaîne principale) le pH, la concentration
en sucres et en acides, la présence de chaînes latérales et le degré de
polymérisation (longueur des chaînes principales).
Quantité de pectines (en % du poids frais)
trouvée dans différents fruits et légumes courants :
-
Pomme (0,5 - 1,6%)
-
Banane (0,7 - 1,2%)
-
Carotte (0,2 – 0,5%)
-
Pulpe de citron (2,5 – 4%)
-
Pêche (0,1 – 0,9%)
-
Fraise (0,6 – 0,7%)
-
Tomate (0,2 – 0,6%)
Acides aconitique, oxalique, succinique, glycolique, malique,
lactique, citrique
|
Acide aconitique Cet acide se forme par déshydratation de
l'acide
citrique catalysée par la fumarase. Il s'agit de l'une des réactions du cycle de
l'acide citrique (cycle de Krebs). |
Isomère Z
Isomère E |
Acide malique ou Acide hydroxysuccinique L'acide malique est un
additif présent dans certaines boissons (jus ou nectars de fruits): E296 |
|
|
Acide oxalique ou Acide éthanedioïque |
|
Acide
lactique Il peut être obtenu par la fermentation
de l'amidon ou à partir des jus sucrés de la canne à sucre ou de la betterave
sucrière, mais c'est dans le lait qu'il fut découvert en 1780. C'est un additif présent dans certaines
boissons (jus ou nectar de fruits) : E270 |
L'acide lactique se forme en très faible
quantité dans les muscles au cours d'efforts physiques. Mais la libération
d'une grande quantité d'acide lactique peut provoquer des crampes. |
|
Acide succinique ou acide butanedioïque Additif alimentaire: E363: Acidifiant L'acide succinique est un synthon
(building block) à quatre carbones, servant de point de départ à de multiples
synthèses. |
|
Acide
citrique Acide présent dans le citron et de nombreux
agrumes. Il a été isolé du jus de citron par Carl
Scheele. Il est utilisé comme exhausteur de goût
(additif E330). Le cycle de l'acide citrique
(également appelé cycle de Krebs) est une suite de réactions biochimiques
jouant un rôle essentiel dans le métabolisme cellulaire. On trouve parmi ces
réactions la déshydratation de l'acide citrique par l'enzyme fumarase conduisant
à l'acide aconitique. |
|
|
Acide glycolique ou Acide hydroxyéthanoïque Acide α-hydroxylé (acide
α-alcool). Utilisé dans certains produits de
cosmétique (peelings) car il pénètre facilement dans la peau. Le polymère correspondant est le PGA. |
|
|
|
Anthocyanes
et tanins
Les anthocyanes
sont des hétérosides oxygénés (un ou plusieurs oses ( glucose, galactose, rhamnose,
arabinose) liés par leur fonction réductrice à une molécule non glucidique dite
aglycone) dont la partie aglycone est appelée anthocyanidine. On
peut aussi en ne les rattachant qu'à leur partie aglycone, les qualifier de flavonoïdes.
Les anthocyanes sont les matières
colorantes des feuilles, des fleurs, des fruits et des racines de beaucoup de
plantes terrestres (ce sont des pigments notamment présents dans les feuilles
de vigne, la pellicule des raisins noirs, la pulpe des cépages teinturiers mais
aussi dans les mûres, les prunes, les oeillets....).; en automne, les couleurs
caractéristiques des feuilles des arbres sont dues aux anthocyanes et aux carotènes qui ne sont plus masqués par la chlorophylle.
Exemples
:
|
Anthocyanes du vin Avec : - Cyanidine R1 = OH et R2 = H -
Delphinidine R1
= OH et R2 = OH - Paeonidine R1 = OCH3 et R2
= H - Pétunidine R1 =OCH3 et R2
=OH - Malvidine R1 =OCH3 et R2
=OCH3 |
|
Les tanins
D'une
façon générale, les tanins sont constitués d'un mélange de glucosides, soit de l'acide gallique et
de l'acide ellagique,
soit du catéchol. Ce sont des oligomères caractérisés par leur capacité à donner
des combinaisons stables avec les protéines, ce qui explique leur astringence
(propriété d’une substance à resserrer les tissus). On les extrait
essentiellement aujourd'hui des écorces de mimosas ou de pins.
Les
tanins rendent les peaux imputrescibles d'où leur utilisation dans le
traitement des cuirs. On les utilise aussi dans la fabrication des encres et
des adhésifs.
La bétaïne ou
N,N,N-triméthylglycine
Est un acide aminé, sous forme de zwittérion que l'on trouve en
particulier dans les racines de betterave (Beta vulgaris).
C'est par perméthylation de la glycine que se forme la bétaïne ; L'oxydation de la choline conduit aussi à la bétaïne.
Remarque :
Plus généralement on donne le nom de bétaïnes aux composés du type
Sucre
inverti
Si l’on ajoute un peu d’acide (H+)
à une solution de saccharose, on constate que le signe de l’angle de rotation
du plan de polarisation d’une lumière polarisée traversant la solution change
(c'est la mutarotation) : la rotation qui était initialement de +66°, devient
-20°. On appelle ce processus « inversion » (du latin inversio) : le
saccharose s’hydrolyse en ses composés, le glucose (+52°) et le fructose
(–92°). Le mélange est appelé « sucre inverti » ; les valeurs des angles de
rotation sont additives. Une scission par une enzyme peut aussi
s’opérer comme par exemple dans l’estomac des abeilles lors de la fabrication
du miel. Une crème composée de sucre inverti fut commercialisée comme « miel
artificiel » dans les années 1940.
Du sucre inverti est commercialisé sous
le nom de « trimoline ».
En sirop ce mélange a le pouvoir
d'absorber l'humidité et de résister à la dessiccation en restant mou et lisse.
Sa douceur relative est plus importante que celle du saccharose.
Le raffinose
C'est un triholoside formé d'un enchaînement de D-galactose, de
D-glucose et de D fructose et qui existe dans les haricots, choux, choux de
Bruxelles, brocolis, asperges, graines de soja, mais il constitue aussi
l'exsudat de certaines espèces d'eucalyptus.
Par hydrolyse en présence de l'enzyme α-galactosidase il se
scinde en saccharose (enchaînement de glucose et de fructose) et en galactose.
C'est le raffinose qui provoque les flatulences chez l'homme
lorsqu'il consomme ces légumes car l' α-galactosidase n'existe pas dans
l'organisme humain et le raffinose non digéré fermente alors dans le gros
intestin (sous l'effet de bactéries qui possèdent elles l' enzyme
α-galactosidase) produisant CO2 et méthane notamment.
Il n'y a pas mutarotation pour le raffinose car tous les carbones
anomériques sont engagés dans une liaison osidique.
Saponines
C'est
le nom générique d'hétérosides
répandus dans le règne végétal, en particulier dans la saponaire (Saponaria
officinalis ou herbe à foulon de la famille des caryophyllacées) ; Ce sont
des corps ayant une partie de la molécule hydrophile (partie « ose ») et une
partie lipophile (partie aglycone) ce qui leur donne des propriétés
tensio-actives ; ils sont solubles dans l'eau, qu'ils rendent moussante et
capable d'émulsionner les huiles et les résines. Les saponines entrent dans la
composition de lessives, shampooings...Elles sont présentes dans le lierre (Hedera
helix), l’écorce de santal rouge
(Adenanthera pavonina)…..
Sapogénine est le nom générique des aglycones résultant
de l'hydrolyse des saponines et dont le squelette dérive des stérols.
Exemple de saponine :
l'hédérine
La canne
à sucre
C'est une plante originaire
de Papouasie-Nouvelle Guinée ; Elle appartient au genre Saccharum.
Il existe 3 espèces sucrées
:
- Saccharum officinarum (la canne noble)
- Saccharum sinense
- Saccharum barberi
et 3 espèces non sucrées :
- Saccharum
robustum
-
Saccharum spontaneum
-
Saccharum edule
Les variétés modernes sont
des hybrides entre la canne noble et les autres espèces.
La chaux :
L'hydroxyde de calcium
Ca(OH)2 ou chaux éteinte est un solide blanc obtenu par action de
l'eau sur l'oxyde de calcium CaO :
L'oxyde de calcium (chaux
vive) a lui-même été obtenu par chauffage du carbonate de calcium CaCO3
à plus de 800°C
Eau de
chaux :
L'hydroxyde de calcium est
peu soluble dans l'eau, environ 1,25g par litre d'eau à 20°C et sa solubilité
diminue quand la température augmente.
L'eau de chaux est obtenue
par dissolution juste avant saturation de l'hydroxyde de calcium dans l'eau ;
Son pH est de 12,4.
Lait de
chaux :
C'est une solution saturée
d'hydroxyde de calcium avec un excès solide en suspension.
* Quelques
phrases de cet article ont été empruntées à l'article "Le sucre" (W.Werner),
publié sur l'abécédaire, avec l'autorisation de l'auteur.
A lire
aussi sur l'abécédaire :
- "Le sucre" W.Werner
- "Miel de roseau" W.Werner
- "Intolérances aux glucides" W.Werner