Mieux connaître la pectine

Aspects physiologiques des pectines :

Les pectines sont présentes dans tous les végétaux dans la lamelle moyenne et la paroi primaire des cellules. Les pectines sont des polysaccharides ou glucides complexes  (des polymères constitués de plusieurs oses liés entre-eux par des liaisons O-osidiques). Leur rôle est d’assuré, à l’image de la cellulose et de l’hémicellulose la structure du végétal. Ils participent donc au maintien du port dressé de la plante (rôle de ciment intercellulaire) et interviennent dans la chaînes de réaction aux pathogènes ( qui provoquent des maladies). Il existe également des liaisons chimiques et/ou physiques qui permettent de lier la pectine à d’autres molécules membranaires comme la cellulose, l’hémicellulose ou la lignine (une bio-molécule). Ainsi la pectine sert à la fois de barrière de protection et de support pour les échanges.

Fraise en morceaux

Une teneur en pectine variable suivant l’origine végétale :

Bien que présente dans l’ensemble des végétaux, la concentration en pectine varie selon la plante, ce qui explique pourquoi on privilégie l’utilisation de certains fruits par rapport à d’autres, notamment dans le cas des gelées ou des confitures.

Tableau : Teneur en pectine de différents fruits (en % de fruits frais) (Thakur et al., 1997)

tableau des pectines

Les pectines peuvent être extraites d’algues, de pépins de fruits, de capsules de tournesol ou de betterave, mais c’est surtout à partir du marc de pommes et des agrumes (notamment de la famille du citrus) que les industriels vont l’extraire, car la concentration en pectine y est supérieure. De plus, ces deux fruits ont un fort degré d’estérification naturelle, propriété qui sera intéressante dans le cas de la gélification et sur laquelle nous reviendrons plus en détail à l’occasion d’un prochain article.
Historiquement l’extraction se faisait à base de pommes, mais différents travaux de recherche ont montré que les citrons contenaient plus de pectines (20-30% de la matière sèche) que les pommes (10-15% de la matière sèche), ce qui a inversé la tendance (Voragen et al., 1995).

Des recherches ont été menées ces dernières années pour trouver de nouvelles sources de pectine. En 2008, Plichkina et al. ont montré que le potiron pouvait être une source prometteuse de pectine. D’autres travaux, en Belgique et au Cameroun, ont mis en évidence l’existence d’autres sources intéressantes, comme la peau de banane ou l’écorce de cabosse de cacao hachée. Plus récemment, la mangue, la goyave et le fruit de la passion brésilien ont fait l’objet d’études pour l’extraction de leur pectine. Bien qu’intéressantes, ces sources alternatives ne font pas encore l’objet de commercialisation intensives pour différentes raisons : haute teneur en groupe acétyle, qualité de la matière première, faible poids moléculaire (Aubrée., 1996).

Evolution des substances pectiques au cours de la maturation des fruits :

substances pectiques

Lors de la maturation du fruit, de nombreux phénomènes biochimiques ont lieu, en particulier une baisse de la fermeté de la chair. Ceci peut-être relié à l’évolution structurale des substances pectiques au cours du vieillissement du végétal. Kir et al., 1967 ont rapporté que l’on pouvait rencontrer la pectine sous plusieurs formes :

  • La protopectine : insoluble car liée à d’autres composants
  • L’acide pectinique (ou pectine) : soluble dans l’eau à froid
  • L‘acide pectique : issu de la dégradation de la pectine

C’est au cours de la croissance cellulaire et jusqu’au ramollissement des tissus végétaux que les transformations de protopectine en pectine, puis en acide pectique vont se faire. Les protopectines sont transformées en pectines solubles par des enzymes au cours de la maturation du fruit (Bartley et al., 1982). Ainsi, avant que le fruit n’atteigne sa maturation, la concentration en substances pectiques est quasi intégralement liée à la protopectine.

Stucture de la pectine :

C’est une molécule à structure complexe. La structure chimique des pectines varie selon la source végétale, la méthode d’extraction ou la localisation (Thakur et al., 1997), mais il a été tout de même établi dans la littérature scientifique une structure et une composition chimique générique. Le modèle qui est généralement admis met en avant la pectine comme une chaîne principale d’acide galacturonique (30-35%), joints en alpha (1-4) par une liaison glycosidique et dans laquelle s’insèrent des résidus rhamnosyles auxquels se lient des chaînes latérales. Ces unités de rhamnose (de la famille des désoxyoses) forment ce que l’on appelle des « coudes pectiques ». Ces derniers auront une importance non négligeable lors de la gélification en facilitant la formation d’un réseau tridimensionnel (Aubrée.,1996). De manière schématique, on peut résumer la structure de la pectine en une succession de zones « lisses » et de zones « hérissées ».

Les critères de caractérisation des pectines :

Il existe plusieurs critères pour caractériser les pectines.

Dans un premier temps leur structure et notamment leur teneur en acide galacturonique et en groupe rhamnosyle est un caractère de différenciation. Les pectines peuvent être également caractérisées selon leur masse moléculaire variable selon la source et la méthode d’extraction, qui a une forte influence sur le gel.

Enfin, il faut s’intéresser à deux paramètres importants dès lors que l’on s’intéresse aux pectines et à leur gélification : le degré de méthylation (paramètre au coeur de la problématique de gélification) et le degré d‘acétylation.

Degré de méthylation (DM) et d’acétylation (DAc) :

On définit le degré de méthylation (DM) des pectines comme étant le nombre d’acides carboxyliques pour cent motifs d’acide galacturonique de la chaîne principale. On définit de là les deux grandes familles de pectines commerciales :

  • Les pectines « hautement méthylées » (HM pour High Metoxyl) qui ont un degré DM > à 50%. Elles sont majoritairement présentes dans la nature.
  • Les pectines « faiblement méthylées » (LM pour Low Methoxyl) qui ont un degré de méthylation < à 50% et qui sont obtenues à partir des HM par désestérification de la pectine HM en milieu ammoniacal.
    • Il existe deux formes de pectines de pectines LM
      • Les pectines LM amidées
      • Les pectines non amidées

En résumé :

  • DM > 50                            Pectines HM (High Methoxyl)
  • DM < 50                            Pectines LM (Low Methoxyl)
  • DA  < 25 , DM < 50         Pectines LMA (Low Methoxyl Amidated)
  • DM < 5                               Acides pectiques

L’extraction de la pectine :

La pectine ou Additif E440 est extraite à partir du traitement acide de la pulpe de pomme ou de pelures d’agrumes dans l’eau chaude. La pectine solubilisée est récupérée par élimination  des fractions insolubles, puis après une étape de concentration, récupérée et purifiée par une précipitation à l’alcool.

Préparation des pectines industrielles (C.Renard UMR SQPOV, Avignon 2010)

Préparation des pectines

Gestion du degré de Méthylation (C. Renard UMR SQPOV, Avignon 2010)

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Tableau des différents types de pectines commerciales

les différents types de pectines commerciales

Cet article a été possible grâce au rapport d’étude de Clémence Delaunay et Maxime Keraudran en formation agroalimentaire à Agro Campus Ouest à Rennes suite à une proposition de l’Atelier des saveurs.

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