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Maitriser l’art de la préparation des gels d’agar

Maitriser l'art de la préparation des gels d'agar

L’agar est un gélifiant naturel extrait d’algues rouges qui sert couramment dans l’industrie pharmaceutique pour la fabrication des gels de culture cellulaire ou d’électrophorèse, et dans le domaine alimentaire en pâtisserie, confiserie, charcuterie, etc. Ce polysaccharide se présente sous forme de poudre que l’on dissout dans l’eau en portant le mélange à ébullition en général quelques minutes avant de le refroidir pour induire la gélification. Mais combien de temps faut-il maintenir une solution d’agar à ébullition avant de la refroidir ? Que se passe-t-il au-delà des traditionnelles quelques minutes de chauffage et quel impact cela peut-il avoir sur les propriétés gélifiantes de l’agar et la texture des produits associées ? Une équipe recherche du Centre de Recherche Paul Pascal à Pessac vient de mener en collaboration avec l’entreprise bioMérieux une étude parue en novembre 2016 dans la revue Food Hydrocolloids quant à l’impact du temps de cuisson d’une solution d’agar sur les propriétés des gels obtenus après refroidissement. Une solution d’agar est maintenue à 80°C sur plusieurs jours au laboratoire. Lors de cette incubation, la viscosité et le pH de la solution décroissent au cours du temps indiquant que les chaines d’agar s’oxydent et s’hydrolysent progressivement en de plus petites molécules qui s’agrègent par ailleurs. Des échantillons de la solution d’agar prélevés à intervalles réguliers sont refroidis pour former des gels. Les gels issus d’une solution fraîchement préparée présentent une microstructure fibreuse et très ramifiée. Ils sont élastiques et présentent une rupture fragile mettant en jeu des fractures nettes. L’augmentation du temps de cuisson de la solution d’agar conduit à des gels dont la microstructure, plus grossière est formée de polysaccharides agrégés (voir image ci-dessous). Ces gels sont d’autant plus mous et ductiles que le temps de cuisson est long et ils se brisent pour des déformations plus faibles. L’équipe bordelaise a ainsi pu déterminer un temps de cuisson critique -qui dépend du type et du lot d’agar utilisé– au-delà duquel les propriétés mécaniques des gels sont dramatiquement affectées. Ces résultats offrent un éclairage nouveau sur les gels d’agar produits dans l’industrie où l’utilisation de réservoirs de plusieurs centaines de litres de solution d’agar conduit souvent à de longs délais entre la préparation de la solution et son refroidissement, et donc à des gels de propriétés très variables pour un même lot. Cette étude permet d’anticiper l’effet d’un chauffage prolongé sur la qualité des produits. Par ailleurs, cette étude suggère qu’il est tout à fait possible d’utiliser le temps de cuisson de la solution d’agar pour modifier continument les propriétés mécaniques des gels associés en adaptant le protocole de préparation/cuisson aux différentes applications envisagées.

Contacts : Patrick Snabre, directeur de recherche CNRS au Centre de Recherche Paul Pascal
mailto:snabre_at_crpp-bordeaux.cnrs.fr

Thibaut Divoux, chargé de recherche CNRS au Centre de Recherche Paul Pascal,
mailto:divoux_at_crpp-bordeaux.cnrs.fr

Légende de la figure : (gauche) image de microscopie électronique de la structure de gels d’agar préparés après des temps de cuisson croissants (1h, 3 jours et 5 jours). Un temps de cuisson plus long conduit à une microstructure de taille plus importante. (droite) Courbes force-déformation obtenues par indentation de gels d’agar préparés après des temps de cuisson allant de 1h à 5 jours. Au-delà de 2 jours de cuisson de la solution, les gels d’agar présentent un module élastique et un seuil de rupture d’autant plus faible que le temps de cuisson est élevé.

article paru sur le site de l’Institut de Chimie